Dissertations / Theses: 'Machines synchrones – Modèles mathématiques'

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Sofiane, Yamina. "Contribution à l'étude et à la modélisation d'un moteur à reluctance variable à double saillance de type pas-à-pas." Lille 1, 2001. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2001/50376-2001-313.pdf.

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Abstract:

La machine à réluctance variable à double saillance (MRV-DS) a largement été utilisée dans le domaine du positionnement incrémental. Avec les derniers progrès en électronique de puissance et de commande, le domaine d'utilisation de la MRV-DS tend à se diversifier avec des applications en fonctionnement synchrone à très grande vitesses. Quel que soit le fonctionnement envisagé, pas-à-pas ou synchrone, il est nécessaire d'élaborer un modèle de la machine pour pouvoir prédéterminer ses performances. Le mémoire de thèse est consacré à la modélisation et à l' étude de la MRV-DS dans son environnement de commande. Un modèle analytique classique est d'abord utilisé pour étudier le fonctionnement du moteur et dégager les aspects essentiels de son fonctionnement électromécanique. Il est également utilisé pour étudier le système commandé Ce modèle étant basé sur des hypothèses simplificatrices, l'amélioration de la précision nécessite l'utilisation d'approches numériques. Le modèle bidimensionnel, basé sur la méthode des éléments finis (MEF-2D), est alors appliqué à l'étude de notre structure avec et sans couplage circuit. Le convertisseur statique, ainsi que la commande, sont également pris en compte pour l'étude du système complet. D'autre part, un modèle analytique non linéaire, utilisant la notion d'inductance saturée, est introduit pour effectuer la même étude. Les résultats, obtenus par les deux approches, sont comparés. Pour tenir compte des effets d'extrémités, une modélisation 3D a été effectuée en magnétostatique. Les inductances, qui prennent, d'une manière globale, les effets des têtes de bobines, sont alors approximées et introduites dans le modèle 2D. Ce dernier modèle est ensuite utilisé pour étudier le dispositif. Les résultats, issus des trois modèles sont comparés à des essais expérimentaux réalisés sur un prototype de MRV à l'université de Dresde en Allemagne. Enfin, dans le but d'améliorer la précision, nous avons utilisé une méthode analytique, couplée à chacun des trois modèles proposés, pour quantifier les pertes fer de la structure pour différents régimes de fonctionnement

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Randi, Sid-Ali. "Conception systémique de chaînes de traction synchrones pour véhicule électrique à large gamme de vitesse." Toulouse, INPT, 2003. http://www.theses.fr/2003INPT020H.

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Abstract:

L'étude porte sur la conception de chaînes de traction de véhicule électrique à moteur synchrone à aimant permanent suivant une approche systémique en considérant la chaîne dans sa globalité avec sa mission complète. Le plan normalisé des machines permet de dégager les grandeurs caractéristiques du fonctionnement. L'intérêt des machines à deux parts de rotor, offrant des degrés de libertés supplémentaires de conception pour élargir la gamme de vitesse est montré. Une modélisation intégrant les modèles de dimensionnement des différents sous systèmes de la chaîne est implantée sous SABER. Elle permet de simuler le fonctionnement sur des missions de circulations représentatives de longue durée. Ce modèle est exploité pour une conception simultanée des différents constituants grâce à une procédure d'optimisation par Algorithmes Génétiques permettant de traiter les variations continues de dimensions et les changements de structures au regard d'une évaluation des critères pertes et coûts.

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Ali, Abdallah Ali. "Modélisation des machines synchrones à aimants permanents pour la simulation de défauts statoriques : application à la traction ferroviaire." Toulouse, INPT, 2006. http://www.theses.fr/2006INPT033H.

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Abstract:

Les machines électriques tournantes occupent une place prépondérante dans tous les secteurs industriels. Les machines synchrones à aimants permanents sont de plus en plus utilisées grâce à leur puissance massique élevée et en raison de la baisse du prix des aimants. Néanmoins, celles-ci subissent au cours de leur durée de vie un certain nombre de sollicitations externes ou internes qui peuvent les rendre défaillantes. C'est pourquoi le monde industriel est fortement intéressé par un ensemble de techniques permettant de déterminer l'état de santé de ces machines. La modélisation des machines synchrones pour la simulation de défauts statoriques s'insère dans ce contexte Rotating electrical machines play a very important role in the world's industry. Among them, the permanent magnet synchronous machines are more and more used because of their high power to weight ratio, their great efficiency and the recent affordability of magnet materials. Permanent magnet synchronous machines are also more and more envisaged in high power applications ( railway applications for instance). In this context, these machines can be submitted to external and internal stresses, and degradation can occur in their electrical and mechanical parts. This is why industry is interested in adopting monitoring and diagnosis techniques to assess and evaluate condition of these machines. The modelling of surface-mounted permanent magnet synchronous machines with stator faults takes place in this context

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Gbegbe, Zihewo Anicette. "Modélisation des machines par circuits couplés pour l'observation des courants de barres au rotor." Master's thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27154.

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Abstract:

Ce travail présente une modélisation rapide d’ordre élévé capable de modéliser une configuration rotorique en cage complète ou en grille, de reproduire les courants de barre et tenir compte des harmoniques d’espace. Le modèle utilise une approche combinée d’éléments finis avec les circuits-couplés. En effet, le calcul des inductances est réalisé avec les éléments finis, ce qui confère une précision avancée au modèle. Cette méthode offre un gain important en temps de calcul sur les éléments finis pour des simulations transitoires. Deux outils de simulation sont développés, un dans le domaine du temps pour des résolutions dynamiques et un autre dans le domaine des phaseurs dont une application sur des tests de réponse en fréquence à l’arrêt (SSFR) est également présentée. La méthode de construction du modèle est décrite en détail de même que la procédure de modélisation de la cage du rotor. Le modèle est validé par l’étude de machines synchrones: une machine de laboratoire de 5.4 KVA et un grand alternateur de 109 MVA dont les mesures expérimentales sont comparées aux résultats de simulation du modèle pour des essais tels que des tests à vide, des courts-circuits triphasés, biphasés et un test en charge. This work presents a fast high-order model able to model a rotor configuration in full cage or grid, reproduce bar currents and consider the space harmonics. The model is based on a Combination of Finite Element method and Coupled Circuits. Indeed, the calculation of inductances is performed with magnetostatic finite element resolutions which gives to the model an advanced accuracy.This method offers a significant gain in computing time on finite element for transient simulations. Two simulation tools are developed, one in time domain for dynamic resolutions and another in phasor domain whose application on StandStill Frequency response (SSFR) is also presented. The model construction method is described in detail as well as the modeling procedure of the rotor circuit. The model is validated by the study of synchronous machines: a laboratory machine of 5.4 KVA and a large hydrogenerator of 109 MVA whose experimental measurements are compared to the model simulation results for tests such as no-load, three-phase and two-phase short circuit and also a load test.

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Küttler, Sulivan. "Dimensionnement optimal de machines synchrones pour des applications de véhicules hybrides." Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01023815.

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Abstract:

Les travaux de recherche présentés dans ce document portent sur le dimensionnement de machines synchrones pour des applications de véhicules hybrides. L'utilisation de la machine électrique au sein du véhicule hybride est caractérisée par des appels de puissance de courtes durées. Cette thèse propose donc une stratégie de dimensionnement permettant de minimiser considérablement le volume de l'actionneur par la prise en compte des limites thermiques réelles lors du cycle de conduite. La stratégie de dimensionnement est composée de deux étapes. La première étape est l'optimisation du dimensionnement de l'actionneur à partir des points de fonctionnement du cycle. Nous autorisons des niveaux d'induction dans le fer élevés et des niveaux de densité de courant dans les conducteurs dépassant les niveaux habituellement autorisés pour un fonctionnement en régime permanent thermique. Ces deux points ont un impact réel sur le volume de la machine. Cela-dit, à ce stade, la thermique de la machine n'est prise en compte qu'indirectement en fixant une densité de courant dans les conducteurs. La seconde étape permet alors de vérifier la thermique par une simulation sur cycle pour ensuite réajuster si besoin la densité de courant et reprendre la première étape d'optimisation de la machine. Des modèles adaptés au processus d'optimisation ont alors été mis en place et offrent un bon compromis entre le temps de calcul et la précision requise. Par conséquent, un modèle magnétique prenant en compte la saturation croisée dans la machine utilisant la méthode nodale a été développé ; un modèle permettant une meilleure prise en compte des pertes fer notamment dans le zone de défluxage a également été développé ainsi qu'un modèle thermique en transitoire utilisant également la méthode nodale. Le modèle thermique étant la clé de la stratégie de dimensionnement, une grande attention y a été portée. Ce modèle permet de prendre en compte la direction des flux dans les trois dimensions et fournit de bonnes estimations des températures dans la machine notamment aux endroits les plus chauds comme les encoches et les têtes de bobines. Ces résultats ont été corroborés par des essais expérimentaux réalisés dans les bancs IFPEN sur une machine spécialement instrumentée en thermocouples. Cela a permis de valider le comportement thermique en régime permanent thermique et en régime transitoire thermique. Ces modèles ont ensuite été implantés dans une modélisation multi-physique pour l'outil d'optimisation et pour l'outil de simulation. Une étude de cas a été présentée pour un véhicule hybride Kangoo où la machine doit pouvoir assurer son fonctionnement pour un cycle Artémis urbain. Les résultats de la stratégie de dimensionnement permettent alors de conclure que sur cycle, le volume extérieur des parties actives de la machine électrique peut-être réduit de 40 % par rapport à un dimensionnement établi par les règles de l'art en régime permanent. De plus, la réduction du volume de fer dans la machine induit également une réduction des pertes fer ce qui nous permet de conclure que, toujours sur cycle, son rendement moyen reste élevé.

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Nedjar, Boumedyen. "Modélisation basée sur la méthode des réseaux de perméances en vue de l’optimisation de machines synchrones à simple et à double excitation." Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2011. http://www.theses.fr/2011DENS0056/document.

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Abstract:

La traction hybride et/ou électrique est un domaine d’application en pleine croissance présentant une forte restriction en termes d’encombrement. Cela a poussé les concepteurs à créer des structures de machine adaptées. Parmi ces topologies, nous trouvons les machines synchrones à double excitation (MSDE). Ces machines permettent de combiner les avantages d’une machine à aimants et ceux d’une machine à excitation bobinée. Le choix d’un modèle pour ces machines est un élément important dans les étapes d’analyse, d’optimisation et de pré-dimensionnement. Ce mémoire présente une contribution à la modélisation des machines synchrones à simple et à double excitation basée sur la méthode des réseaux de perméances. Trois parties sont ainsi proposées. La première partie de la thèse présente deux états de l’art- un sur les machines synchrones à double excitation et l’autre sur les méthodes de modélisation des machines électriques et principalement la modélisation par réseau de perméances. Dans la deuxième partie, nous abordons la modélisation 2D de la machine synchrone à aimants permanents à concentration de flux avec prise en compte de la rotation et de la saturation. Le but de cette partie est de trouver des méthodes permettant de combiner à la fois temps de calcul et précision. On commence par la modélisation par réseau de perméances en se basant sur un maillage de l’espace d'étude par des réluctances bidirectionnelles, ainsi qu’une comparaison entre calcul du couple par le tenseur de Maxwell et flux-FMM. La deuxième section présente un couplage entre réseaux de perméances et éléments finis. La méthode proposée consiste à résoudre les deux modèles (réluctant et éléments finis) simultanément avec un logiciel EF. Le couplage s’effectue par une équivalence entre les dimensions géométriques et les caractéristiques magnétiques des matériaux. La présentation des différents modèles dans le plan précision-temps de calcul montre l’efficacité de l’utilisation des réseaux de perméances et du couplage comparé au modèle éléments finis. La troisième partie porte sur la modélisation tridimensionnelle des machines synchrones à double excitation. Dans un premier temps, nous présentons une adaptation de la modélisation par réseau de perméances aux structures tridimensionnelles. Puis, nous appliquons ce modèle aux machines synchrones à double excitation. La machine à double excitation à concentration de flux est présentée avec une étude de l’influence du feuilletage sur la capacité de contrôle du flux. Pour améliorer le contrôle du flux d'excitation, une machine à aimants enterrés homopolaire est également étudiée avec l'approche développée. La validation du modèle est réalisée par des éléments finis et des mesures expérimentales. Dans la dernière partie, une comparaison entre configurations homopolaire et bipolaire de la structure à aimants enterrés est effectuée, puis le rotor à concentration de flux est optimisé afin de le comparer à la machine à aimants enterrés The electric and / or hybrid driveis are an application area growing with a strong restriction in terms of congestion. This prompted the designers to create appropriate structures. Among these topologies, we find the double-excitation synchronous machine (MSDE). These machines can combine the advantages of permanent magnets machine and those of a coils excited machine.The choice of a model for these machines is an important step in the analysis, optimization and pre-sizing. This thesis presents a contribution to the modeling by magnetic equivalent circuit (MEC) of single and double excitation synchronous machines. Three parties are offered as well. The first part of the thesis presents two states of the art: one on the double-excitation synchronous machines and the other on the modeling of electrical machines, mainly in the modeling by magnetic equivalent circuit. In the second part, we discuss the 2D modeling of flux concentration permanent magnet synchronous machine taking into account the rotation and saturation. The purpose of this section is to find ways to combine both computational time and accuracy. We start by using the magnetic equivalent circuit modeling based on a mesh of the structure and each mesh is replaced by two-way reluctances, then a torque estimation are obtened by two methods flux-FMM and Maxwell stress Tensor. The second section presents a coupling between magnetic equivalent circuit and finite element method. The proposed method is to solve the two models (reluctant and finite elements) simultaneously with software EF. The coupling is performed by an equivalence between the geometric dimensions and magnetic properties of materials. The presentation of different models in terms of time-accurate calculation shows the effectiveness of the use of MEC and coupling method compared to FEM. The third part concerns the three-dimensional modeling of double excitation synchronous machines. At first, we present an adaptation of the MEC to the three-dimensional structures. Then we apply this model to the double excitation synchronous machines (DESM). The DESM with flux concentration configuration is presented. To better control the wund flux of excitation, a buried magnet homopolar machine is also studied with the same approach. Model validation is performed by finite element and experimental measurements. In the last part, a comparison between homopolar and bipolar configurations is made, then the rotor flux concentration is optimized in order to compare it to the machine magnets buried

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Kestelyn, Xavier. "Modélisation vectorielle multimachines pour la commande des ensembles convertisseurs-machines polyphasés." Lille 1, 2003. http://www.theses.fr/2003LIL10108.

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Abstract:

Les machines polyphasées offrent de nombreux avantages par rapport à leurs homologues triphasées. Néanmoins, leur alimentation par onduleur de tension a montré qu'il fallait apporter un soin particulier à leur modélisation. Dans ce mémoire nous présentons un outil de modélisation des systèmes polyphasés, quel que soit le nombre de phases, basé sur une Représentation Energétique Macroscopique (REM) associée au formalisme vectoriel (extension de la théorie des vecteurs d'espace). Le formalisme, d'abord appliqué à la modélisation des machines polyphasées synchrones à aimants permanents, montre l'équivalence entre la machine réelle et un ensemble de machines mono et/ou diphasées fictives. Enfin, considérant l'ensemble convertisseur-machine comme un Système Multimachines Multiconvertisseurs (SMM), on déduit des structures de commandes originales de l'ensemble en fonctionnement normal comme dégradé (une ou plusieurs phases en défaut).

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Guedia, Guemo Gilles Romuald. "Modélisation et caractérisation thermique de machines électriques synchrones à aimants permanents." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0023/document.

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Abstract:

Les machines électriques synchrones à aimants permanents sont susceptibles de rencontrer un disfonctionnement suite à un échauffement non maîtrisé. L’objectif de cette étude est de développer un modèle thermique générique et prédictif pouvant simuler diverses situations d’intérêts: régime permanent, régime transitoire, mode dégradé, entrefer immergé, haute vitesse. Pour cela, la méthode nodale est utilisée pour développer le modèle thermique générique. En parallèle, un banc d’essai et un prototype sont conçus pour valider le modèle. L’étude de sensibilité des résultats du modèle à certains paramètres montrent que certains coefficients de convection, certaines conductances de contact et la conductivité thermique radiale du bobinage ont une influence considérable sur les résultats du modèle. Cependant ces paramètres sont mal connus, car ils sont issus des formules empiriques ou des abaques. Grâce au prototype et au modèle développé, ces paramètres sont identifiés. Trois méthodes d’identification sont testées pour aboutir à une stratégie d’identification: les algorithmes génétiques, la méthode de Gauss-Newton et la méthode de Levenberg-Marquardt. Plusieurs essais sont effectués sur le prototype instrumenté. La mesure des températures à des lieux précis du prototype permet d’identifier les paramètres mal connus et de valider le modèle Permanent magnet synchronous machines are likely to break down due to poorly controlled heating. The goal of this study was to develop a generic and predictive thermal model to calculate the temperature of machines during the design phase simulating temperatures at various states. These states include: steady state, transient state, fault mode, axial circulating of a cooling fluid in the air-gap and high speed. The lumped parameter method was used to develop this generic thermal model. Meanwhile, a test bench and a prototype instrumented with thermocouples were manufactured to validate the model at the same time. Sensitivity studies of the results of the model to some parameters demonstrated that some convective coefficients, contact conductances and the thermal conductivity of the winding in the radial direction influenced the model. However, these parameters are poorly known, because empirical formulas or abacus are used to calculate them. Using, the prototype and the developed model, these parameters were identified. Three methods of identification were tested in order to find a strategy for the identification: the genetic algorithms method, the Gauss-Newton method and the Levenberg-Marquardt method. Many tests were done on the prototype. The measure of the temperatures on the specific place allows to identify these parameters and to validate the model

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Boisson, Julien. "Modélisation analytique magnéto-acoustique des machines synchrones à commutation de flux à aimants permanents : optimisation du dimensionnement." Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2014. http://www.theses.fr/2014DENS0043/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l'étude des machines synchrones à commutation de flux à aimants permanents et plus particulièrement sur le comportement magnétique, mécanique et acoustique de ces structures particulières. La finalité étant de réaliser une optimisation géométrique alliant rapidité et robustesse tout en prenant en compte ces critères multi-physiques sus-cités. Dans un premier temps, nous avons dressé une vue d'ensemble du fonctionnement de ces machines en présentant le principe de fonctionnement de la commutation de flux et en étudiant une structure penta-phasée 20/18. L'origine du bruit générée dans ces structures a ensuite été débattue avec une attention toute particulière pour les phénomènes magnétiques. Une exploration des différentes contraintes magnétiques ainsi qu'une analyse mécanique et vibratoire par simulations éléments finis et par mesures expérimentales a été réalisée. Dans un deuxième temps, un modèle multi-physique permettant d'estimer l'état magnétique, mécanique et acoustique de ces structures a été présenté. Le choix s'est porté sur une modélisation entièrement analytique devant la nécessité d'obtenir un modèle rapide. Les différents modèles ont été développés et validés soit par simulations éléments finis, soit par mesures expérimentales. Le modèle magnéto-statique a été réalisée par résolution formelle des équations de Maxwell de la magnéto-statique par développement en série de Fourier. Le modèle mécanique a consisté à calculer les modes et les fréquences propres d'ovalisations du stator par une approche énergétique appelé la méthode du quotient de Rayleigh. Le modèle vibratoire / acoustique a, quant à lui, été réalisé en résolvant les équations d'équilibre de la dynamique des poutres dans la base modale formée par les modes propres précédemment calculés. Enfin, dans un troisième et dernier temps, ce modèle a été appliqué dans le cadre d'une optimisation géométrique afin de maximiser le couple électromagnétique tout en minimisant la puissance acoustique rayonnée. Différentes structures de machines ont été abordées et des règles de construction "silencieuse" ont été proposées. L'influence de nombreux paramètres sur la génération de bruit a été étudiée. Ces optimisations ont été effectuées sur trois types de structures : une structure tri-phasée 12/10, une structure tétra-phasée 16/12 et enfin une structure penta-phasée 20/18. De plus elles ont été réalisées dans deux cas de figure : un cas dans lequel la machine est entraînée à vitesse fixe et un cas dans lequel la machine est entrainée à vitesse variable This thesis deals with the study of Flux-Switching Permanent-Magnets, in particular on magnetic, mechanical and acoustic behavior of these structures. Firstly, origin of noise generated has been presented with particular attention to magnetic phenomena. Exploration of magnetic stresses, mechanical and vibration analysis have been performed by finite element simulations. Secondly, an analytical multi-physics model has been presented in order to estimate magnetic, mechanical and acoustic behavior. The different models have been validated by finite element simulations or by experimental measurements. Finally, this model has been applied in a geometric optimization loop to maximize electromagnetic torque and minimize acoustic noise generated. These optimizations have been performed on 3-phases 12/10, 4-phases 16/12 and 5-phases 20/18 at fixed and variable speed

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Ennassiri, Hamza. "Analyse magnéto-vibroacoustique des machines synchrones discoides à commutation de flux dédiées aux véhiculex électriques hybrides." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMLH36/document.

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Abstract:

Ce mémoire de thèse traite la problématique des émissions vibroacoustiques dès les premières phases de conception de machines électriques dans le but de mettre en œuvre des machines robustes, fiables et surtout efficientes répondant aux contraintes dans un large domaine d’applications et spécialement pour le véhicule électrique et hybride. Ce manuscrit ne s’intéresse pas seulement à l’identification et la mise en exergue de la problématique vibroacoustique mais surtout a apporté des solutions et des éléments de réponse à certaines contraintes. La problématique vibroacoustique étant trop vaste et trop complexe, ce travail de thèse se focalise sur les aspects vibroacoustiques d’origine électromagnétiques. Pour ce faire, les méthodes de réduction de bruit sont présentées mais seules les solutions de réduction passive sont évoquées. Ces solutions se basent sur le dimensionnement et la conception par optimisation de machines électriques performantes et moins bruyantes. Cela nous ramène au cœur de ce travail qui est le développement d’outils et de modèles multi-physique réunissant les critères de généricité, rapidité, précision et facilité de couplage. Dans ce cadre, plusieurs modèles électriques, magnétiques, mécaniques, thermiques, et acoustiques sont présentés. Différentes stratégies de couplages et d’approches de modélisation sont investiguées. Des conclusions sont tirées à chaque fois en fonction des besoins pour le cas d’application This PhD thesis deals with the issue of vibroacoustic emissions from the first design phases of electrical machines in order to have robust, reliable and above all efficient machines that meet the constraints in a wide range of applications and especially electrical vehicles. This manuscript is not only interested in the identification and highlighting the vibroacoustic problem, but above all to brought solutions and response elements to certain constraints. Knowing that the vibroacoustic problem is too vast and complex, this thesis focuses on vibroacoustic aspects of electromagnetic origin. To do so, the methods of noise reduction are presented but only the passive reduction solutions are used. These solutions are based on the design and optimization of efficient and less noisy electrical machines. This brings us back to the core of this work, which is the development of tools and multi-physics models combining the criteria of genericity, speed, accuracy and simplicity of coupling. In this context, several electric, magnetic, mechanical, thermal and acoustic models are presented. Different coupling strategies and modeling approaches are investigated. Conclusions are drawn each time according to the needs for the application use case

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Gaussens, Benjamin. "Machines synchrones à commutation de flux : de la modélisation numérique et analytique à l'exploration topologique." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00958023.

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Abstract:

Les travaux présentés dans cette thèse se focalisent sur des machines électriques fonctionnant sur le principe de la commutation du flux. Nous étudions des topologies excitées par des aimants permanents, des bobinages DC ou encore hybride (structure à double excitation). Dans une première partie, nous répondrons de manière directe à une problématique industrielle visant à réaliser une application " Alternateur DC " à faible coût. Une modélisation numérique de topologies à double excitation innovantes est tout d'abord proposée. Le modèle est ensuite couplé à un algorithme génétique afin de tendre vers un dimensionnement optimal de ces structures. La seconde partie de ce manuscrit est dédiée à la modélisation analytique de structures excitées par des aimants. Des modèles analytiques du champ d'entrefer suivant différentes approches sont proposés - soit par la théorie des fonctions de perméance, soit par la résolution formelle des équations de Maxwell. Par la suite, un modèle analytique du champ dans les parties ferromagnétiques est proposé. Il permet de déterminer le champ avec précision en tenant compte du caractère bidirectionnel des loci d'induction dans les culasses de ces structures. Ce modèle permet à posteriori d'évaluer les pertes fer dans ces structures. Nous proposons finalement une étude des performances optimales de ces structures en couplant le modèle avec un algorithme stochastique d'optimisation. L'influence du nombre de dents rotoriques ou encore des pertes fer sur les performances électromagnétiques sont mises en évidence. Finalement, la troisième et dernière partie de ce manuscrit détaille une approche originale d'exploration topologique. Après avoir présenté une extension du modèle analytique formel aux structures aimantées, nous exposons l'approche d'exploration topologique pour des structures à excitation statique avec des aimants permanents.

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Chebak, Ahmed. "Modélisation, conception et optimisation des machines sans encoches à aimants permanents à haute vitesse." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/29808/29808.pdf.

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Abstract:

Ce travail de recherche présente la mise au point d’une méthodologie de conception par optimisation globale des machines synchrones sans encoches à aimants permanents à haute vitesse utilisant des matériaux magnétiques composites doux (SMC) au stator et des frettes au rotor éventuellement conductrices. Cette méthodologie tient compte des différentes contraintes imposées par la haute vitesse, notamment les courants de Foucault induits dans les pièces massives, les pertes, l’alimentation en commutation électronique et les efforts mécaniques sur le rotor. Un outil de dimensionnement générique est développé pour différentes structures de machines sans encoches fonctionnant en moteur ou en générateur et alimentées par divers types de convertisseurs statiques à commutation de tension ou de courant. Il utilise un modèle de dimensionnement analytique basé sur la prédiction du champ magnétique 2D par une résolution harmonique des équations de Maxwell en magnétodynamique en tenant compte des courants de Foucault induits dans les parties conductrices. Ce modèle intègre un modèle électrique équivalent global de l’ensemble convertisseur-machine et un modèle détaillé de calcul des pertes validés par un calcul numérique du champ en 2D. Une validation expérimentale des pertes magnétiques dans le stator en SMC est effectuée. Le modèle de dimensionnement est associé à une procédure d’optimisation et à un mécanisme de correction itératif, basé sur le calcul numérique du champ en 3D, pour tenir compte des effets de bord sur les pertes par courants de Foucault dans le stator. Lorsque la machine est couplée à un convertisseur à commutation de courant, un autre mécanisme de correction, permettant la résolution du couplage fort entre la machine et son convertisseur, est utilisé. Les différents outils de modélisation et de conception réalisés sont utilisés pour dimensionner et comparer plusieurs topologies de machines sans encoches pour des cahiers des charges spécifiques. Différentes études de faisabilité et de sensibilité sont aussi effectuées. This research work presents the development of a design methodology with global optimization of high-speed permanent-magnet slotless synchronous machines using soft magnetic composite materials (SMC) in the stator and retaining sleeves in the rotor that can be conductive. This methodology takes into account the different constraints imposed by the high speed such as the eddy currents induced in the massive parts, the losses, the converter-machine interactions and the mechanical stress in rotor. A generic design tool is developed for different slotless machines structures used as motors or generators and coupled to different kind of static power converters with voltage or current commutation. It uses a design model based on analytical prediction of the two-dimensional magnetic field by a harmonic resolution of Maxwell equations taking into account the eddy currents induced in the conductive parts. This model includes an equivalent electric model of the converter-machine system and a detailed losses calculation model validated by 2D finite element analysis. Experimental validation of magnetic losses in the SMC stator is also performed. The design model is associated to an optimization procedure and an iterative correction mechanism performed by 3D finite element simulations to take into account the influence of end-effects on the SMC stator eddy current losses. When the machine is coupled to a current static converter, another correction mechanism is used in order to resolve the strong coupling between the machine and its converter. The developed modeling and design tools are used to design and compare different slotless machines topologies for specific requirements. Various feasibility and sensitivity studies are also performed.

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Ployard, Maxime. "Efficacité énergétique des machines de production d'électricité." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2017. http://www.theses.fr/2017ECLI0010/document.

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Lors de la phase de dimensionnement d’un générateur électrique, des choix préliminaires imposent généralement la topologie. Cette thèse a pour objectif d’apporter une aide décisionnelle au choix des structures de générateurs de fortes puissances. L’intérêt des machines à haute efficacité énergétique est porté par des objectifs environnementaux forts. En conséquence, maîtriser et comprendre l’origine des pertes dans les machines de production d’électricité est un enjeu capital. Ainsi, une méthodologie de calculs de pertes fer est développée pour des générateurs de fortes puissances.Dans les secteurs de la production et conversion d’énergie, les Machines Synchrones à Double Excitation présentent un fort potentiel pour répondre aux défis de la transition énergétique. Dès lors, il est important de quantifier l’impact de ces nouvelles structures par rapport aux solutions existantes. Cette thèse propose une modélisation par méthodes analytiques et semi-analytiques dans l’objectif de concevoir un ensemble de structures de générateurs. La modélisation est également comparée à deux prototypes de fortes puissances, dont un pour une application éolienne à attaque directe.Ensuite, cette modélisation est employée dans un processus de conception par optimisation. Les structures Pareto optimales sont comparées suivant différents cahiers des charges. Ces optimisations permettent de mettre en avant des gains significatifs par rapport aux solutions existantes notamment sur des données statistiques de fonctionnement éolien During the design phase of an electrical generator, the topology is generally imposed by preliminary criteria. This thesis aims at providing a decision support for the choice of high power generator structures. The interest for high efficiency machines is driven by strong environmental objectives. Consequently, understanding the origin of losses in power generation machines is a major issue. Thus, a methodology for iron loss calculation is developed for high power generators.In the energy production and conversion sectors, Hybrid Excitation Synchronous Machines have a great potential to respond to the challenges of energy transition. It is important to quantify the impact of these new structures compared with existing solutions. This thesis proposes analytical and lumped models to design a set of generator structures. The modeling approach is also compared with two high power generators, including one for a direct drive wind turbine. Then, this modeling is used in an optimization design process. The optimal Pareto structures are compared according to different specifications. These optimized designs show significant gains compared to the existing solutions, especially on wind profile from a Weibull probability density function

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Khlissa, Radhouane. "Contribution à la définition des méthodes d'optimisation rapides et économiques pour le dimensionnement d'actionneurs électriques." Thesis, Compiègne, 2015. http://www.theses.fr/2015COMP2190/document.

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Abstract:

Ce mémoire est centré sur l’application de la technique d’optimisation de type Space Mapping dans le cadre du dimensionnement d’actionneurs électriques pris en compte par des modélisations multi-physiques. L’intérêt particulièrement recherché de ce type de méthode est la réduction potentiellement forte du coût du dimensionnement optimal. Cette volonté de réduction du coût de l’approche optimale s’explique par plusieurs considérations. En premier lieu, la modélisation des actionneurs tend à considérer de plus en plus de phénomènes physiques (tels que les phénomènes magnétiques, électriques, thermiques, mécaniques …) afin de décrire au mieux les phénomènes observés et mesurés. En second lieu il devient alors nécessaire de tenir compte des couplages entre ces physiques afin de traduire au plus juste l’interdépendance de ces phénomènes. Dans ce cadre, un travail particulier a été réalisé concernant la prise en compte des aspects thermiques dans les machines électriques. C’est ainsi qu’un modèle thermique à constantes localisées d’une machine synchrone à aimants permanents a été construit. Pour valider les résultats de calcul et préciser la définition de certain de ses éléments, une démarche expérimentale a été réalisée. Tous ces points, traduits dans le plan numérique, haussent le coût de l’évaluation des performances des actionneurs, et donc celui de leurs dimensionnements. De là, l’utilisation des techniques d’optimisation basées sur des modèles substituts permet d’envisager des réductions significatives des coûts de dimensionnement. La technique de Space Mapping est utilisée dans ce travail comme solution pour trouver un compromis entre la qualité des solutions trouvées et le temps de calcul. Plus particulièrement, elle est utilisée pour résoudre un problème de dimensionnement optimal d’une machine synchrone à aimants permanents assurant la fonction de démarreur dans une application de véhicule hybride. L’approche d’optimisation par Space Mapping a été comparée à celle, plus classique, n’utilisant qu’une seule modélisation de l’actionneur à dimensionner, c’est-à-dire sans modèle substitut. Il est montré que les techniques de Space Mapping sont à même de trouver des solutions de dimensionnement similaires à celles issues d’une approche classique, mais de manière beaucoup plus efficace, i.e. en utilisant un nombre plus faible d’évaluations de la modélisation multi-physique de l’actionneur This thesis focuses on the application of the Space Mapping optimization technique in the case of the sizing of electrical actuators taking into account a multi-physical modeling. The main interest in this type of optimization method is to considerably reduce the cost of optimal sizing. The need to use such optimization approach is due to several considerations. First, electrical actuators modeling tends to increasingly require the consideration of several physical phenomena (such as magnetic, electrical thermal and mechanical phenomena) in order to better describe observed and measured phenomena. Besides, it becomes necessary to take into account couplings between the different physical phenomena to precisely calculate the interdependencies between these phenomena. In this context, taking into account the thermal aspect in the case of electrical machines is particularly highlighted. A lumped parameter model of a permanent magnet synchronous machine is built. An experimental procedure has been followed to validate calculation results and define some elements of the proposed model. When implemented numerically, all points mentioned above increase the cost of the calculation of the performances of the electrical actuator, and then the cost of the optimal sizing. Thus, the use of an optimization technique based on surrogate models permits to reduce the optimal sizing cost. Space Mapping technique was used in this work as a solution to find a compromise between the quality of the found results and the calculation time. It is particularly used to solve an optimal sizing problem of a permanent magnet synchronous machine used as starter in a hybrid vehicle application. The Space Mapping optimization approach was compared to a classical one using a unique modeling of sized the electrical actuator : no surrogate model is used in the classical approach. Il is demonstrated that the Space Mapping techniques find optimization results that are similar to those found by the classical approach, yet, in a much more efficiently. Space Mapping techniques require only few calculations of the multi-physical model of the actuator

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Tia, Philippe. "Etude paramétrique des performances d'une structure de machine synchrone à aimants alternés, concentration de flux et bobinages globalisés." Montpellier 2, 1996. http://www.theses.fr/1996MON20239.

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Abstract:

Les travaux presentes dans cette these ont trait aux etudes parametriques d'une structure innovante de machine synchrone a aimants alternes, concentration de flux et petits plots magnetiques excites par bobinages globalises. Ils entrent dans le cadre des recherches sur les nouvelles structures de machines synchrones pour des applications specifiques de forts couples a basse vitesse. Ces machines se caracterisent d'une part par la dissociation geometrique d'echelles entre l'echelle de bobinage et celle de denture, d'autre part par l'accroissement de performances massiques et/ou volumiques resultant de la reduction homothetique de la taille de la zone active. On notera egalement la grande simplicite du bobinage. La concentration de flux offre, de plus, la possibilite de mettre en uvre des aimants economiques dans des machines performantes. Une etude parametrique de la machine, en regime lineaire, permet de definir la geometrie optimisant les efforts moyens a valeur efficace de courant donnee. Avec des aimants ferrites et en respectant les limitations magnetiques dues a la saturation et a la desaimantation, nous obtenons par simulation un effort moyen par entrefer de 1. 2 n/cm#2. Ce qui correspond a ce que l'on obtient classiquement avec les meilleurs aimants smco ou ndfeb. L'etude de la repartition de la fem et de l'effort moteur instantane dans une machine autopilotee, basee sur une modelisation magnetique obtenue par une approche couplee analytique et numerique, fait ressortir d'une part un comportement global de machine a fem sinusoidale, et d'autre part des ondulations de couple relativement importantes. La minimisation de ces ondulations passe egalement par la reduction du couple moyen resultant. L'analyse de l'influence des formes d'onde de courant usuelles a permis de definir, pour la geometrie minimisant les ondulations de couple, un comportement de machine synchrone a poles lisses, particulierement adaptee, par consequent, a une alimentation en courant sinusoidale. Une etude experimentale de deux prototypes de structure discoide realises au laboratoire a permis de valider les calculs de predeterminations effectues. Nous avons ainsi obtenu, pour l'une de ces machines, des performances massiques de 2 nm/kg et un effort surfacique de 1. 3 n/cm#2 pour une puissance de 1 kw a 1000 tr/mn

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Nguyen, Phi-Hung. "Impacts des modèles de pertes sur l’optimisation sur cycle d’un ensemble convertisseur – machine synchrone : applications aux véhicules hybrides." Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2011. http://www.theses.fr/2011DENS0049/document.

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Abstract:

La quasi-totalité des études de machines synchrones à aimants permanents (MSAP) pour les applications aux véhicules hybrides concernent les performances uniquement sur quelques points particuliers d’un cycle de fonctionnement du véhicule (le point de base, le point à grande vitesse ou le point le plus sollicité). Cependant, ces machines électriques fonctionnent souvent à différents couples et à différentes vitesses. Cette thèse s’intéresse donc à l’étude des performances de MSAP sur l’ensemble d’un cycle de fonctionnement en vue de les optimiser sur cycle. Durant cette thèse, l’auteur a contribué à développer les modèles de couple, de défluxage, de pertes cuivre et de pertes magnétiques et les méthodes de calcul de ces pertes à vide et en charge pour les quatre MSAP dont trois machines à concentration de flux et une machine à aimants en surface du rotor et pour trois cycles de fonctionnement : NEDC, Artemis-Urbain et Artemis-Routier. Une validation expérimentale de ces modèles a été effectuée sur un banc d’essai moteur avec deux prototypes de MSAP. Ensuite, les MSAP ont été dimensionnées en vue d’une minimisation des pertes sur cycle et du courant efficace du point de base. Cette combinaison a pour but d’augmenter le rendement de la machine électrique et de minimiser la dimension de l’onduleur de tension associée. Ce problème d’optimisation multi-objectif a été réalisé en utilisant l'algorithme génétique, Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II). Ainsi, un Front de Pareto des solutions optimales peut être déduit. Les impacts des modèles de pertes (à vide et en charge) sur l’optimisation sur cycle des machines sont étudiés et l’intérêt de chaque modèle est présenté. Les modèles et méthodes de calcul proposés peuvent être appliqués à tous les cycles de fonctionnement, à différentes MSAP et à différentes applications Almost all studies of permanent magnet synchronous machines (PMSM) for for hybrid vehicle applications relate to their performances on a specific point of a driving cycle of the vehicle (the base point, the point at high speed or the most used point). However, these machines often operate at different torques and at different speeds. This thesis studies therefore PMSM performances in order to optimize during an entire driving cycle. In this thesis, the author contributed to develop models of torque, field weakening, copper losses and iron losses and methods of calculating these losses at no-load and at load for four MSAP (three concentrated flux machine and a surface mounted PMSM) and for three driving cycles (New Eurepean Driving Cycle, Artemis-Urban and Artemis-Road). An experimental validation of these models was realized on a test bench with two prototypes of MSAP. Then, the MSAP were sized for a minimization of average power losses during the cycle and of the RMS current at the base point. This combination is designed to increase the efficiency of the electrical machine and minimize the size of the associated voltage inverter. This problem of multi-objective optimization was performed using the genetic algorithm, Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II). Thus, a Pareto front of optimal solutions can be derived. The impacts of loss models (at no-load and at load) on the PMSM optimization during the cycle are studied and the interest of each model is presented. Models and calculation methods proposed in this thesis can be applied to all cycles, at different MSAP and for other applications

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Lateb, Ramdane. "Modélisation des machines asynchones et synchrones à aimants avec prise en compte des harmoniques d'espace et de temps : application à la propulsion marine par POD." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2006. http://www.theses.fr/2006INPL055N/document.

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Abstract:

Ce travail porte sur la modélisation et le dimensionnement des moteurs à aimants permanents et asynchrones destinés à la propulsion marine par POD. Un état de l’art est présenté, où les différentes topologies de moteurs pour ce type d’application y sont abordées. La Machine à aimants permanents et la machine asynchrone on été retenue pour notre application. Dans le cas de la machine à aimants permanents, une analyse par éléments finis est effectuée pour dimensionner la machine à aimants permanents et minimiser les principaux harmoniques de la FÉM. Un modèle éléments finis 2D en magnétostatique couplé à un modèle circuit est développé pour la prédiction des couples pulsatoires dues aux harmoniques du convertisseur. En ce qui concerne la machine asynchrone, Pour tenir compte des harmoniques d’espace et évaluer leurs pertes, un modèle électromagnétique utilisant la résolution par éléments finis 2D en magnétodynamique couplé à un modèle circuit est développé. Par ailleurs, un autre modèle basé sur le principe de couplage éléments finis- circuit électrique est développé pour tenir compte des harmoniques de temps du variateur, ce modèle permet d’évaluer à la fois les pertes dues aux harmoniques de temps, mais aussi des couples pulsatoires. Dans la phase de validation et vérification des différents calculs, nous avons utilisé l’outil Flux2D de calcul par éléments finis qui tient compte de la rotation du rotor (pas à pas dans le temps) et effectué certaines mesures (cas de la machine à aimants permanents). Les résultats des calculs obtenus par les modèles développés concordent avec ceux obtenus par la méthode temporelle (pas à pas dans le temps) et les quelques mesures dont nous disposons This work concerns the modeling and the design of the permanent magnets and asynchronous motors intended for POD ship propulsion. A state of the art is presented, where various topologies of motors designed for this application are approached there. The permanent magnet motor and the induction motor have been chosen for the application. For the permanent magnets motor, a finite element analysis is adopted to design and minimize the main harmonics leading to a quasi sinusoidal back EMF. A finite element model coupled to an electrical circuit allows to predict both current and torque waveforms including time harmonics knowing the voltage waveform of the inverter. The induction motor is designed in such a way to have minimum losses and pulsating torque. For this purpose, a 2D complex finite element method coupled to an electrical circuit is developed. In addition, another 2D finite element-electrical circuit model is proposed to evaluate time harmonics losses and to reconstitute the current and torque waveforms. This model allows to predict the pulsating torques. The validation and verification step is done by using a time stepping finite element software Flux2D and some available measurements (for the permanent magnets motor). The comparison of the calculations obtained by the different methods and software, as well as the available measurements is satisfactory

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Fernandez, sanchez Alejandro. "Étude de machines électriques non conventionnelles pour des alternateurs industriels." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLC084/document.

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Abstract:

Cette thèse s’intéresse à l’analyse de structures de machines électriques non conventionnelles destinées à la production d’électricité par des groupes électrogènes. Les topologies recherchées doivent utiliser moins de matières actives et/ou simplifier la procédure de fabrication par rapport aux machines actuelles.Une des structures est dédiée au système d’excitation de la machine. Elle possède un stator à griffes avec un bobinage toroïdal. Son dimensionnement est réalisé à l’aide d’un modèle de calcul par éléments finis en 3D, qui a été validé expérimentalement. Cette structure permet d’obtenir une réduction significative de la quantité de cuivre dans le bobinage.Les deux autres structures traitées concernent l’alternateur principal. Une machine synchro-réluctante à barrières deflux et à rotor bobiné a été proposée. L’objectif est d’augmenter la densité de couple grâce au couple de saillance. Elle est dimensionnée et comparée avec la structure conventionnelle. Ce cas met en évidence les limitations des structures proches de la structure actuelle.La dernière structure est une nouvelle topologie de machine électrique. Elle combine les caractéristiques des machines à flux axial et des machines à griffes, permettant de simplifier le système d’excitation. Une approche de modélisation originale a été développée pour l’analyse de cette topologie 3D en vue de son dimensionnement par optimisation. Le système d’excitation a un rôle important dans les performances de cette machine.Cette thèse constate aussi que l’évolution future des matériaux magnétiques pourrait tirer meilleur profit des structures non-conventionnelles avec des trajets de flux tridimensionnels The PhD project aims to analyse nonconventional structures of electric machines for electric power generation with diesel gensets. The researched topologies should use less active materials and/or simplify the manufacturing process compared to today’s machines.One of the structures is intended for the excitation system of the electric machine. It is composed of a claw-pole stator and a toroidal winding. It is designed using a 3D Finite Element model, previously validated by a prototype. This structure allows a significant reduction of the quantity of copper of the field winding.The other two structures under study are proposed for the main generator. A synchronous-reluctance machine with flux-barriers and a field winding in the rotor is analysed. The objective is to increase the torque density by increasing the reluctance torque. The designed machine is compared to the conventional structure. This case shows the limitations of structures similar to the current structure.The last structure is a new topology of electric machine. It combines the characteristics of claw-pole machines andaxial-flux machines. An original modelling approach is developed to analyse this 3D structure for its design based on an optimization algorithm. The study shows that the excitation system has a key role in its performances.This work also notes that the future evolution of magnetic materials should benefit the use of non-conventional structures with 3D flux paths

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Locment, Fabrice. "Conception et modélisation d'une machine synchrone à 7 phases à aimants permanents et flux axial : commande vectorielle en modes normal et dégradé." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00421765.

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Abstract:

Pour les entraînements à vitesse variable, la machine électrique n'étant plus directement couplée au réseau triphasé, le choix du nombre de phases peut être reconsidéré. On s'intéresse dans la thèse à la conception d'entraînements comportant des machines synchrones à aimants permanents à pôles lisses et non saturées mais à plus de trois phases. L'objectif est d'examiner simultanément les contraintes liées à la machine et à l'ensemble onduleur de tension/commande dans le but de réaliser un ensemble polyphasé performant. Les travaux développés dans cette étude explorent la possibilité spécifique des machines polyphasées de posséder des harmoniques spatiaux de force magnétomotrice et de force électromotrice tout en présentant des couples pulsatoires de très faible amplitude tant en mode normal que dégradé avec une ou deux phases non alimentées. Dans le chapitre II, pour une structure de bobinage imposée, nous examinons lors de la conception d'une machine à 7 phases à flux axial à double rotor l'effet d'une modulation des forces électromotrices en jouant sur la nature et la distribution des aimants permanents sur les rotors. Dans le chapitre III, une comparaison entre résultats expérimentaux et résultats obtenus par approches analytique et numérique (calcul 3D) est effectuée. Elle permet de valider l'approche analytique multi-harmoniques et met en exergue l'apport du calcul numérique. Dans le chapitre IV, une structure de commande est élaborée par inversion causale et une commande vectorielle est décrite et implantée expérimentalement pour un fonctionnement en mode normal ou dégradé.

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Rakotovao, Mamy. "Un modèle opérationnel complet pour l'alternateur à griffes dans le domaine automobile." Cachan, Ecole normale supérieure, 1996. http://www.theses.fr/1996DENS0018.

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Abstract:

Un programme de calcul de l'alternateur à griffes a été développé utilisant un modèle analytique simple. Ce programme permet la prédétermination du flux a vide, le niveau d'induction moyen dans les parties stratégiques d'un alternateur a griffes et le débit en fonction de la vitesse de rotation du rotor a partir des données géométriques, des caractéristiques des matériaux et des conditions thermiques d'utilisation. Le calcul du flux a vide est effectue a l'aide d'un schéma de reluctances. Le couplage avec le circuit électrique est réalisé par le diagramme de potier. La prise en compte du redressement se fait à partir de formules adaptées du pont de redressement à diodes avec prise en compte du phénomène d'empiétement dans des non-standards. Enfin, le modèle thermique est base sur la méthode des nuds isothermes, en régime permanent. Ce modèle donne des résultats particulièrement précis pour la prédétermination des débits de ce type d'alternateur

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Abed, Aïcha. "Contribution à l'étude et au diagnostic de la machine asynchrone." Nancy 1, 2002. http://www.theses.fr/2002NAN10020.

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Abstract:

Utilisée dans la plupart des entraînements électriques, la machine asynchrone tend à supplanter la machine à courant continu ainsi que la machine synchrone en raison de ses nombreuses qualités, et principalement de son faible coût et de sa robustesse. Ainsi, une réflexion générale est engagée en matière de modélisation et de diagnostic des défauts stator/rotor. Plus particulièrement, nous proposons d'étudier les défauts rotoriques (ruptures des barres au rotor). En premier temps, nous développons deux modèles de la machine asynchrone pour la simulation des ruptures de barres rotoriques. Nous présentons dans la suite trois méthodes pour la détection de ce défaut. Le principe de la détection est basé sur l'analyse spectrale du courant statorique afin de suivre l'évolution des fréquences liées au défaut. Enfin, une étude du défaut en présence d'une commande vectorielle classique est présentée ouvrant une nouvelle voie vers un diagnostic dans le cas d'une vitesse variable. Une partie expérimentale a permis de vérifier l'exactitude des résultats théoriques et a montré l'efficacité des méthodes développées Used in the majority of the electric drives, the asynchronous machine tends to supplant the machine with D. C. Current as well as the synchronous machine because of its many qualities, and mainly of its low cost and its robustness. Thus, a general reflexion is committed in modeling and diagnostic of induction machine defects. More particularly, we propose to study the rotor defects (broken bars in the rotor). In the first time, we develop two models of the asynchronous machine for the simulation of broken bars. We present in the continuation three methods to detect this fault. The principle of detection is based on the spectral analysis of the stator current in order to follow the evolution of the frequencies which are related to the fault. Lastly, a study of the defect in the presence of a classical vector control is presented, opening a new way towards a diagnostic in the case of speed variation. An experimental part is carried out to validate the exactitude of the theoretical results and to show the effectiveness of the developed methods

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Ammar, Aymen. "Modélisation et Optimisation d'un Générateur Synchrone à Double Excitation de Forte Puissance." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00907699.

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Abstract:

Alliant flexibilité de contrôle et bon rendement, les Machines Synchrone à Double Excitation (MSDE) sont de plus en plus investiguées pour diverses applications de petites et moyennes puissances et rarement pour des applications de fortes puissances. Cette thèse a pour objectif l'étude d'un Générateur Synchrone à Double Excitation (GSDE) de forte puissance. Un modèle de comportement a été établi. Des méthodes analytiques et semi-analytiques ont été utilisées pour la modélisation multi-physique de la machine. Ce modèle a été validé, dans un premier temps, par comparaison aux résultats d'un modèle éléments finis.Comparé à un Générateur Synchrone à Pôles Saillants (GSPS), le GSDE offre des solutions plus intéressantes énergétiquement et économiquement, que ce soit en fonctionnement à vitesse constante ou à vitesse variable. Dans le cadre d'un fonctionnement en générateur éolien, l'augmentation du nombre d'encoche par pôle et par phase et l'augmentation de la fréquence d'alimentation contribuent à l'amélioration des performances de la GSDE. Cependant il faudrait tenir compte des impacts sur l'électronique de puissance et le multiplicateur mécanique. En plus, la distribution de Weibull et le bon choix de la plage utile de variation de la vitesse du vent, jouent un rôle important sur le dimensionnement optimal du générateur éolien.Un prototype de GSDE d'une puissance d'1MVA a été dimensionné, optimisé et fabriqué. Tout d'abord, le prototype a servi à la validation du modèle multi-physique. En plus la réalisation des essais sur deux étapes (avant et après le collage des aimants permanents) a montré l'apport énergétique du GSDE par rapport au GSPS

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Assaad, Bassel. "Contribution à la prise en compte des aspects thermiques des machines électriques dans un environnement mécatronique." Thesis, Compiègne, 2015. http://www.theses.fr/2015COMP2251/document.

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Abstract:

Les machines électriques jouent un rôle très important dans la conversion d'énergie dans plusieurs applications et domaines. Les contraintes thermiques jouent ainsi un rôle indispensable dans la conception des machines électriques de plus en plus petites et performantes. En effet, la performance des machines électriques est limitée par les températures maximales admissibles dans certaines zones critiques telles que le bobinage, les aimants permanents et les roulements. Deux approches principales peuvent être utilisées pour étudier le comportement thermique de la machine: la méthode nodale ou le circuit à constantes localisées ou les modèles numériques. Dans notre étude, nous proposons d'appliquer la méthode nodale sur une machine électrique intégrée dans un environnement mécatronique complexe. Le modèle thermique développé de la machine est ainsi présenté avec ses différents éléments. En effet, un modèle précis dépend fortement de plusieurs paramètres thermiques tels que les coefficients d'échange convectif, les conductances de contact, les conductivités équivalentes du bobinage, et autres paramètres. En conséquence, des techniques d'analyse de sensibilité sont ensuite appliquées sur le modèle thermique pour identifier les paramètres d'influence significative sur les températures de la machine ainsi que pour la réduction de ce modèle. Ensuite, nous appliquons deux méthodologies d'identification des paramètres thermiques incertains sont développées et appliquées afin de recaler le modèle thermique de la machine. Cette étape permet la validation de ce modèle par rapport à des mesures thermiques sur une machine synchrone à aimants permanents internes installée sur un banc de caractérisation de machine électriques. Finalement, nous intégrons le modèle recalé dans une approche système mécatronique comportant les lois de commande de la machine ainsi que son convertisseur. Ceci permettra ainsi d'étudier l'influence de la température d'une machine électrique sur le système mécatronique complet Electric machines play an important role in power conversion in several applications and fields. With the increasing demand for designing lighter and more efficient machines and optimizing the existing structures, thermal analysis becomes a necessary; in fact, the performance of electric machines islimited by the allowable temperatures in many critical components like windings, permanent magnetsand bearings. Two main approaches can be employed in order to study the machine thermal behavior : the lumped parameter thermal network (LPTN) or numerical models. Considering low-computationtime-consuming and the possibility to be integrated in a mechatronics system design, the LPTN method is considered in our study. The latter is mainly applied on electric machine integrated in a complex mechatronics environment. The thermal network is presented along with the definition of the principal elements constituting this network. In fact, an accurate and reliable network strongly depends on many critical parameters like heat transfer coefficients, interface gaps, impregnation goodness, among others. For this reason, different sensitivity analysis techniques are carried out in order to, first, identify the significance of uncertainties in the evaluation of these parameters on machine temperatures and second, to reduce the thermal network. Next, we propose two optimization algorithm-based identification methodologies in order to calibrate results of the thermal network with measured temperatures obtained from a test-bench of a permanent magnet based integrated starter-generator machine. The calibrated model is then integrated in a mechatronics system consisting of an electric model of the electric machine, along with its control strategy and the power converter. This final study allows us to evaluate the impact of the machine temperature rise on the mechatronic system

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Bracikowski, Nicolas. "Modélisation multi-physique par modèles à constantes localisées ; application à une machine synchrone à aimants permanents en vue de son dimensionnement." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00905641.

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Abstract:

Afin de définir une conception optimale d'un système électromécanique, celui-ci doit intégrer des contraintes toujours plus drastiques et de nombreux phénomènes physiques issus de : l'électromagnétique, l'aérothermique, l'électronique, la mécanique et l'acoustique. L'originalité de cette thèse est de proposer une modélisation multi-physique pour la conception reposant sur des modèles à constantes localisées : solution intermédiaire entre la modélisation analytique et numérique. Ces différents modèles permettront l'étude et la conception sous contraintes d'une machine synchrone à aimants permanents dédiée pour la traction ferroviaire. Les résultats de simulations seront comparés à des résultats éléments finis mais aussi à des essais expérimentaux. Ce modèle multi-physique est entièrement paramétré afin d'être associé à des outils d'optimisation. On utilisera ici une optimisation par essaim de particules pour chercher des compromis entre différents objectifs sous forme de Front de Pareto. Dans ce papier, nous ciblerons les objectifs suivants : le couple d'origine électromagnétique et le bruit d'origine électromagnétique. Finalement une étude de sensibilité valide la robustesse de la conception retenue quand celle-ci est soumise aux contraintes de fabrication. L'objectif étant de poser les bases d'un outil d'aide à la décision pour le choix d'une machine électrique

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Ben, Nachouane Ayoub. "Modélisation numérique des phénomènes aérothermiques dans les machines électriques en vue d’optimisation de leur conception : application aux machines électriques des véhicules hybrides et électriques." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2348/document.

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Abstract:

Implanter une machine électrique dans un véhicule hybride pose avant tout des problèmes d’encombrement. Sous-dimensionner la machine semble légitime compte tenu de l’usage qui en est fait sur véhicule. Par contre, cela suppose que les aspects thermiques soient pris en compte non seulement lors de l’utilisation, mais aussi lors de la conception de la machine. Le phénomène majeur limitant la densité de puissance massique des machines électriques est l’échauffement interne des bobines et des aimants. La modélisation thermique de la machine est complexe compte tenu de la diversité des sources de chaleur et de la coexistence de différents modes de transferts thermiques : conduction dans la matière, convection avec l’eau de refroidissement, conduction, convection et rayonnement dans l’entrefer. En termes de géométrie, si une première approche peut être réalisée en ne considérant que des flux de chaleur radiaux, la composante axiale doit nécessairement être prise en compte dès lors qu’on veut tenir compte aussi des extrémités de machine, et notamment de la chaleur produite par les roulements et les têtes de bobines. Ainsi pour pouvoir analyser pertinemment les transferts thermiques dans la machine, des méthodes numériques de type CFD ont été utilisées pour caractériser le transfert thermique par convection. La caractérisation des échanges thermiques par convection naturelle et forcée a été réalisée à l’intérieur d’une machine synchrone à aimants permanents internes (MAPI). Des relations empiriques ont été proposées afin de prendre en compte le couplage entre la thermique et l’aérodynamique dans les cavités des machines électriques totalement fermées. Afin de valider la pertinence des modèles numériques dans le cadre de ce travail, des mesures thermiques à l’aide des moyens d’essais de l’UTC ont été réalisées. Les résultats de cette étude sont utilisés pour construire des circuits thermiques équivalents qui prennent en compte les phénomènes thermiques complexes dans les machines électriques fermées utilisées dans les véhicules hybrides et électriques. Ces recommandations de conception permettront l’optimisation de l’effort investi pour le refroidissement de la machine électrique dans ses différentes phases de fonctionnement The integration of an electrical machine into modern hybrid vehicles is associated with new technical constraints such as the integrability into small volume without losing certainly in performance. Therefore, the development of compacter electrical machines is a well-founded argument for car manufacturers as well as electrical machine designers. On the other hand, this finding assumes that the thermal aspects are undertaken not only during the operation of the electrical machine, but also during the design process. The internal heat generated in different areas impacts strongly the power density and the magnet health which deeply reduce the electrical machine reliability. Heat transfer modeling inside electrical machines is a tricky task because of the strong coupling between the different physics governing their operations. Indeed, the generated losses spread inside the electrical machine through three heat transfer modes which are: conduction (heat diffusion), convection(heat transport) and radiation (heat scattering). In terms of geometry, if a first approach can be carried out by considering only radial heat fluxes, the axially-transferred heat must be undertaken when it is also necessary to consider end caps effects, and particularly the heat released by the bearings. In order to carry out relevantly the thermal analysis of a permanent magnets synchronous machine, CFD based methods are used to characterize the convective heat transfer inside this machine over a large operating range. Both natural and forced convection are analyzed and the corresponding heat transfer coefficients are numerically-estimated. Empirical equations are proposed in order to take into account the coupling between thermal and fluid dynamics inside the cavities of the studied totally-enclosed machine. These correlations are integrated then into a detailed and reduced thermal network. Experimental tests are carried out using a test bench in order to measure temperature distribution in different areas of the electrical machine. Afterward, a comparison between estimated and measured temperatures shows that the results of the numerically-enhanced thermal network are in a good agreement with measurements. Thus, the proposed recommendations based on CFD modeling allow the convective heat transfer to be characterize quickly and precisely. These correlations are useful for upcoming studies dealing with convection inside automotive electrical machines as well as high speed electrical machines

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Stevenson, Pierre. "Contribution au développement d’un concept d’hybridation énergétique : structures de commande d’un système intégré éolien-hydrolien." Thesis, Le Havre, 2015. http://www.theses.fr/2015LEHA0001/document.

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Abstract:

Ce mémoire traite de la problématique d’hybridation éolienne-hydrolienne. Elle pose d’abord l’hypothèse d’une éolienne basée sur une Machine Synchrone à Aimants Permanents (MSAP) et une hydrolienne utilisant une Machine Asynchrone à Double Alimentation (MADA). Puis, elle présente la modélisation des différents éléments qui composent chacune des chaines de conversion, de la turbine à la connexion au réseau en passant par la machine électrique et les convertisseurs statiques. Des stratégies de commande y sont aussi développées. Celles-ci permettent d’extraire le maximum d’énergie tout en tenant compte des limites des systèmes. La thèse étudie également deux possibilités de couplage d’une éolienne et hydrolienne qui toutes deux utilisent une MSAP. Les résultats de simulation obtenus des modèles que nous avons développés dans l’environnement Matlab/Simulink/ SimpowerSystem permettent de valider les stratégies de commande utilisées et de conclure qu’un bon choix serait d’opter pour le couplage au niveau du bus continu AThis thesis addresses the problem of wind-tidal turbines hybridization. It first raises the hypothesis of a wind turbine based on Synchronous Permanent Magnet Machine (PMSM) and a tidal using a Double-Fed Induction Generator (DFIG). So, it presents the modeling of different elements that make up each system studied, from the turbine to the network connection through the electric machine and static converters. Control strategies are also developed. These are used to extract the maximum energy while taking into account the limitations of the systems. The thesis also examines two possible coupling of wind and tidal turbines which both use a PMSM. The simulation results of the models that we have developed in Matlab / Simulink / SimpowerSystem allow to validate the control strategies and conclude that a good choice would be to opt for coupling to the DC bus

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Gautreau, Thierry. "Estimation des pertes fer dans les machines électriques : modèles d'hysteresis Loss Surface et application aux machines synchrones à aimants." Grenoble INPG, 2005. http://www.theses.fr/2005INPG0167.

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Abstract:

Suite aux directives européennes incitant les constructeurs de moteurs électriques à supprimer de leur offre, les moteurs à faible rendement, une politique de conception de moteurs à haut rendement est engagée. Toutefois, l'évaluation préalable, en simulation, de ce paramètre, et notamment des pertes fer de la machine reste aujourd'hui un problème difficile. Dans cette optique, depuis quelques années, un modèle, nommé " Loss Surface ", de calcul a posteriori des pertes fer sous le logiciel éléments finis Flux2DTM a été développé. Au cours de ce travail, plusieurs améliorations sont apportées à ce modèle LS. Un nouveau banc de caractérisation à partir d'un onduleur de tension performant a permis de prolonger en fréquence la surface dynamique LS. Une nouvelle formulation de l'identification de la contribution dynamique, plus simple, a également été réalisée. Au final, les gains apportés sont conséquents. Deux machines synchrones à aimants aux caractéristiques très différentes ont ensuite été utilisées pour évaluer les améliorations sur des structures complexes. La première machine, nous a permis de tester l'impact du niveau d'induction sur l'évolution des pertes fer, et la seconde machine, l'influence de la fréquence. Deux phénomènes physiques importants ont également été étudiés afin de connaître leurs contributions aux pertes d'origine magnétique : les pertes par courants induits dans un matériau massif tel qu'un aimant, et l'effet sur les propriétés magnétiques des contraintes mécaniques induites par le poinçonnage du circuit magnétique Following European directives inciting electrical motors manufacturers to replace engines with poor efficiency in the near future, a high efficiency motor design policy was committed. However, the preliminary evaluation, in Finite Element Method (FEM) simulation, of the efficiency, and in particular the iron losses in the machine remains a difficult problem nowadays. An iron losses a posteriori calculation module, named " Loss Surface ", for the finite element software Flux2DTM has been developed since several years. This work proposes several improvements of LS dynamical model. A new magnetic characterization by perform inverter has permitted to increase the frequency data for the dynamical surface LS. A new formulation of dynamic contribution identification has also been achieved. Finally, the gains are consistent. Two different synchronous permanent magnet motors have been tested to evaluate the LS improvements on complex structures. The first machine is used to test the effect of induction level on iron losses evolution and the second, the frequency impact. Two physical phenomenon are as weil as studied in order to know theirs contributions on magnetic losses : the eddy-current distribution in the magnet bulk, and the influence of punching stress on magnetic mate rial proprieties

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Launay-Querré, Antoine. "Contributions à l'estimation paramétrique des générateurs synchrones." Poitiers, 2005. http://www.theses.fr/2005POIT2349.

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Abstract:

Le travail de recherche présenté dans ce mémoire traite de façon originale l'estimation paramétrique d'un modèle d'une génératrice synchrone sans amortisseur. La grande majorité des études de ces génératrices se basent sur des essais spécifiques ayant l'inconvénient d'être éloignés du fonctionnement nominal pour lequel elle sera destinée. Nous utilisons ici un essai en régime dynamique autour d'un point de fonctionnement nominal. Nous avons développé une procédure d'identification s'appuyant premièrement sur une modélisation de Park de la machine, deuxièmement sur des techniques d'estimation paramétrique à erreur de sortie avec information a priori et troisièmement sur des acquisitions expérimentales grâce à un banc d'essai développé au sein de la société Moteurs Leroy Somer. Pour finir, grâce à un mode d'excitation spécifique basé sur des impacts de charge électrique, nous présentons les résultats de différentes approches suivant le choix des entrées-sorties du modèle à identifier The research work described in this dissertation is a new contribution to the parameter identification of a simplified synchronous generator model. The main studies on these generators consist in making electrotechnical tests having the disadvantage of being distant of all nominal operating levels. In this PhD thesis, we use experiments in transient state around a nominal operating point. Our system identification procedure is based on three basic entities. These entities are first a simplified Park model of the generator, second a parameter estimation technique based on output error method with a priori knowledge, and third experimental acquisitions on an instrumented industrial bench developed in Moteurs Leroy Somer Company. To conclude, with a specific excitation consisting in making electric load impacts, we present experimental results with various approaches according to the choice of input-output of the model to identify

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Rasid, Mohd Azri Hizami. "Contribution to multi-physical studies of small synchronous-reluctance machine for automotive equipment." Thesis, Compiègne, 2016. http://www.theses.fr/2016COMP2260/document.

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Abstract:

Dans une application d’équipement automobile, la conception optimale d’un actionneur nécessite la prise en compte simultané des différents phénomènes physiques ; tant qu’en termes de performances attendues ainsi que les contraintes à respectées. Ces physiques comprennent la performance électromagnétique / électromécanique, comportement thermique et le comportement vibro-acoustique. En prenant en compte le coût et la faisabilité en matières de fabrications, la machine synchro-réluctante (Syncrel) à rotor segmenté a été démontré intéressante pour une application avec des fortes contraintes d’encombrement et thermique. Cette étude a donc pour objective d’évaluer la capacité de la machine Syncrel dans ces différents physiques et démontre les interactions entre eux, qui peuvent affecter les performances de la machine en fonctionnement. Des modèles multi-physiques ont été développés et validés en utilisant une machine prototype conçu précédemment pour un actionneur d’embrayage électrique. En se servant des modèles validés, différents critères de performances des différentes topologies de rotor de la machine Syncrel ont été aussi comparés. A l’issue de l’étude, les modèles électromagnétiques, électromécaniques, thermiques et vibro-acoustiques valides sont à nos dispositions pour être utilisés dans la conception de machine Syncrel en future. La machine Syncrel avec rotor segmenté a été démontrée capable pour être utilisé dans l'application de l'embrayage électrique étudié en particulier. Suite à des évaluations de performance en physique différente, des pistes d'améliorations ont également été proposées In an on-board automotive environment, machines optimal design requires simultaneous consideration of numerous physical phenomena; both in terms of expected performance or in terms of constraints to be respected. The physics that can be affected includes the electromagnetic / electromechanical performance, thermal behavior and vibro-acoustic behavior. Among a large choice of machine, with the manufacturer cost and manufacturing concern taken en into account, the synchronous reluctance machine with segmented has been found to be particularly interesting for application with severe ambient temperature and encumbrance limitation. This study has therefore as objectives to evaluate the capacity of the synchronous reluctance machine in ail physics mentioned and eventually shows the interaction between these physics, thus performance alteration of the machine in operated in the automobile equipment environment. Multi-physics model were developed and confronted to experimental validations using a prototype machine that was developed for an electrical clutch. Using the validated model, different performance figures of synchronous reluctance machines with different rotor topologies were compared. Resulting from the study, valid electromagnetic, electromechanical, thermal and vibro-acoustic models are now available to be used as tools in future machine design. The synchronous reluctance with segmented rotor prototype machine has been shown to be capable to be used in the electrical clutch application studied in particular. Following performance evaluations in different physics, suggestions of improvements have also been proposed

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Messo, Léonide. "Étude, modélisation et optimisation des moteurs synchrones à griffes pour l'instrumentation des tableaux de bord des véhicules automobiles." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2001. http://www.theses.fr/2001INPL021N.

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Abstract:

Le travail effectué ici a consisté à étudier, et modéliser deux nouvelles structures de moteurs synchrones à aimants, et faire une étude paramétrique en vue de leur optimisation. Ces moteurs doivent être adaptées à une production fortement automatisée et respecter des contraintes de coût, de bruit et d'encombrement, ce sont: - Le moteur synchrone diphasé à griffes au stator et à aimant permanent au rotor; - Le moteur hybride à stator dissymétrique et rotor à griffes. La première partie a pour objectif de justifier le choix des structures possibles à modéliser. La deuxième partie décrivant la géométrie des moteurs étudiés montre par l'exemple les limites des méthodes numériques habituelles dans le cas des machines fortement tridimensionnelles et l'intérêt et la précision des modèles basés sur la méthode des réseaux de perméances. La troisième partie est consacrée au calcul des performances et à "l'optimisation" des deux moteurs fondée sur la minimisation du taux d'ondulation du couple. La dernière partie montre l'influence des imprécisions de fabrication et des défauts de montage sur les performances de la machine à griffes au stator, notamment l'effet du décentrement sur les caractéristiques du moteur.

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Radaorozandry, Liva Eric. "Conception et optimisation des machines synchrones avec des modèles analytiques en tenant compte de la saturation magnétique." Thesis, Université Laval, 2007. http://www.theses.ulaval.ca/2007/24690/24690.pdf.

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Pham, Minh Tu. "Contribution à la modélisation, l'identification et la commande de systèmes mécaniques à flexibilités localisées : application à des axes de machines-outils rapides." Nantes, 2002. http://www.theses.fr/2002NANT2003.

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Abstract:

Les exigences en termes de précision et de rapidité des machines-outils utilisées pour l'usinage Très Grande Vitesse, ou des machines de transfert de charges rapides, nécessitent une modélisation dynamique fine de ces machines afin d'améliorer la qualité de leur simulation dans le but de prédire leurs performances, d'améliorer leur conception ou leur commande. Ainsi les travaux présentés dans ce mémoire s'articulent autour de quatre thèmes :i) le dévelopement d'un modèle dynamique pour les structures mécaniques à flexibilités localisées ii) l'identification des paramètres dynamiques de ce modèle iii) la stratégie de réglage d'une commande numérique à structure imposée et iv) la simulation d'axes de machines munis de leur commande numérique The needs in terms of accuracy and velocity of complex machines (Very High Speed machine tools, robots,. . . ) require an accurate dynamic modelling to improve the quality of their stimulation to improve their design and their control

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Belmansour, Ahmed-Tidjani. "Évaluation de l'efficacité de lignes de production avec machines multi-états et stocks intermédiaires." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28247/28247.pdf.

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Ioualalen, Arnault. "Transformation de programmes synchrones pour l’optimisation de la précision numérique." Perpignan, 2012. http://www.theses.fr/2012PERP1108.

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Abstract:

La certification de programmes embarqués dans des systèmes critiques est, aujourd'hui encore, un enjeu majeur pour l'industrie et un défi pour la recherche. En outre, la précision numérique de programmes utilisant l'arithmétique des nombres à virgule flottante a fait l'objet de nombreux travaux et outils. À ce jour, il est possible de déterminer statiquement des sur-approximations fiables des erreurs d'arrondi pouvant apparaître lors des exécutions possibles d'un programme. Néanmoins, ces techniques n'indiquent pas comment corriger ou réduire ces erreurs. Ce travail de thèse présente une méthode automatique de transformation de programmes synchrones permettant de réduire la part des erreurs d'arrondi générées durant leurs exécutions. Pour cela nous utilisons une nouvelle représentation intermédiaire de programmes, appelée APEG, qui constitue une sous-approximation de l'ensemble des programmes mathématiquement équivalents à celui que l'on souhaite optimiser. Cette représentation permet de synthétiser, en temps polynomial, une version plus précise numériquement d'un programme, tout en lui étant mathématiquement équivalent. De plus, nous présentons de nombreux résultats expérimentaux obtenus à l'aide de l'outil que nous avons développé, Sardana, et qui implante toutes les contributions de ce travail The certification of programs embedded in critical systems is still a challenge for both the industry and the research communities. The numerical accuracy of programs using the floating-point arithmetics is one aspect of this issue which has been addressed by manytechniques and tools. Nowadays we can statically infer a sound over-approximation of the rounding errors introduced by all the possible executions of a program. However, these techniques do not indicate how to correct or even how to reduce these errors. This work presents a new automatic technique to transform a synchronous program in order to reduce the rounding errors arising during its execution. We introduce a new intermediate representation of programs, called APEG, which is an under-approximation of the set of all the programs that are mathematically equivalent to the original one. This representation allows us to synthesize, in polynomial time, a program with a better numerical accuracy, while being mathematically equivalent to the original one. In addition, we present many experimental results obtained with the tool we have developed, Sardana, and which implements all of our contributions

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Erdogan, Nuh. "Modélisation des systèmes électromécaniques couplés : étude méthodologique et validation expérimentale." Amiens, 2005. http://www.theses.fr/2005AMIE0501.

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Ligeret, Christophe. "Réduction de la consommation électrique du contrôle-commande des machines automatisées." Rennes 1, 2010. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00555655.

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Abstract:

Cette thèse présente une analyse de la consommation d’énergie des systèmes de contrôle-commande électriques des machines automatisées en vue de réduire leur consommation d’énergie. Il est notamment présenté les notions associées aux systèmes de contrôle-commande et il est développé des méthodes et un simulateur de consommation d’énergie destiné à l’analyse de la consommation d’énergie. A partir de ce modèle, il est proposé une analyse selon 3 axes : consommation des composants de contrôle-commande pris individuellement, consommation des systèmes de contrôle-commande selon le type de machine et l’assemblage des composants et enfin, consommation dans le temps selon les modes de marche. Ces travaux proposent ainsi une méthodologie d’analyse des consommations et permettent de mettre en évidence que la consommation des systèmes de contrôle-commande est souvent faible comparée à celle des actionneurs, mais qu’il est tout de même possible de réduire d’un facteur 2 la consommation d’énergie This thesis presents an analysis of energy consumption of control systems of automated machines. The main objective is to reduce energy consumption of control part. In this document, we present notions related with control systems and we develop methods and an energy consumption simulator which is an analysis tool of energy consumption. Thus, we make an analysis according 3 axes: energy consumption of each control part, consumption of control systems according to choice of components and consumption according to operating modes. So this work proposes an energy consumption methodology and makes it possible to show that energy consumption of control systems is often low with respect to energy consumed by actuators. However, it is possible to reduce by 2 energy consumption of control

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Barakat, Abdallah Mouhammad. "Contribution à l'amélioration de la régulation de tension des générateurs synchrones : nouvelles structures d'excitation associées à des lois de commande H∞." Poitiers, 2011. http://nuxeo.edel.univ-poitiers.fr/nuxeo/site/esupversions/2eaed395-fb76-4af0-adf9-9db22d125dba.

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Abstract:

Le travail de recherche présenté dans ce mémoire traite de façon originale l'amélioration de la régulation de tension des générateurs synchrones autonomes durant les régimes transitoires de la charge. La structure d'excitation et la loi de commande associée sont deux éléments principaux qui influencent le comportement dynamique des générateurs synchrones. Le système d'excitation industriel est souvent basé sur la structure d'excitation classique (brushless) associée à un régulateur de tension analogique ou numérique de type PID. En remplaçant le régulateur industriel par un régulateur numérique H∞, une amélioration remarquable dans les performances du système a été obtenue. De nouvelles structures d'excitation permettant de commander directement la roue polaire à travers un pont PD3 à thyristors ou un pont PD3 à diodes suivi d'un hacheur ont permis d'obtenir de meilleurs résultats dynamiques en termes de chutes/dépassements de tension et temps de réponse. Une comparaison des régulateurs H∞ monovariables et multivariables ont montré que la structure SISO était plus simple et presque aussi performante que la commande MISO The research works presented in this dissertation deals with the improvement of the voltage regulation of synchronous generator during the load variation. The excitation structure and the associated control strategy are two main factors that influence the dynamic behavior of synchronous generators. The industrial excitation system is based on the brushless excitation structure combined with an analogue or digital PID voltage controller. By replacing the industrial controller with an H∞ digital controller, a remarkable improvement in the system performance was obtained. Because of industrial structure limitations, we have developed new excitation structures that allow direct control of the synchronous generator main field current. The structures are based on exciter machine (wound field synchronous machine or permanent magnet machine) with a thyristor bridge or a diode one with a buck converter. The proposed structures combined with the H∞ control give the best results in terms of stability, voltage drops and overshoots, and response time

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Hissel, Daniel. "Contribution à la commande de dispositifs électrotechniques par logique floue : procédures de réglage sur site par plans d'expériences et méthodologie Taguchi : application à un hacheur dévolteur et à une machine asynchrone." Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT037H.

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Abstract:

Ce travail apporte une contribution a la commande robuste de systèmes électrotechniques. Celle-ci est vue ici sous l'angle de la commande floue et appliquée à deux types de dispositifs électrotechniques expérimentaux : un hacheur dévolteur et une machine synchrone à aimants permanents. Le but n'est pas ici de proposer une énième stratégie de commande floue mais de simplifier autant que possible le protocole de définition de cette commande de manière à la rendre rapidement et simplement applicable sur site, même par un non-spécialiste, à partir d'une connaissance minimale du processus à commander. Grâce a la méthodologie des plans d'expérimentations, deux types de protocoles sont ainsi proposes : Le premier est base sur une succession d'essais expérimentaux sur site en nombre limite, le second, aux résultats peut-être plus modestes, nous permet de proposer trois types de réglages préétablis pour un contrôleur flou. Ceux-ci ne nécessitent cependant qu'un unique essai indiciel en boucle ouverte (pour des systèmes stables ou évolutifs en BO), à l'instar des méthodes de type Ziegler-Nichols pour des contrôleurs conventionnels. Les trois types de réglages proposés se distinguent par une robustesse accrue vis-à-vis de variations paramétriques et/ou de l'amplitude de la sollicitation appliquée au système. Du fait de la grande dynamique des structures de commande floues, une étude fréquentielle suit. Celle-ci nous permet de retrouver les principales caractéristiques des diverses stratégies de commande envisagées auparavant. Finalement, une dernière partie, plus prospective que réellement aboutie, est consacrée à la commande de dispositifs fonctionnant sur des charges fortement non linéaires. Des résultats de simulation sont présentés pour l'ensemble des lois de commande abordées, une validation expérimentale a été réalisée pour la plupart d'entre elles.

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Rouached, Bouali, and Bouali Rouached. "Contribution à la modélisation des défauts de bobinages des machines électriques et à leur détection par des mesures au rotor." Doctoral thesis, Université Laval, 2021. http://hdl.handle.net/20.500.11794/69310.

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Abstract:

Ce travail de thèse traite de la détection des défauts de bobinages au stator dans les machines électriques contenant une structure d'amortissement. Les courts-circuits entre spires d'un même enroulement sont souvent la prémisse de l'apparition d'autres défauts de bobinages dont les conséquences sont plus sévères. La précocité de détection est donc essentielle pour préserver les machines et leur environnement humain ou matériel. Dans cet ouvrage, nous proposons une solution innovante de discrimination des courts-circuits basée sur la redondance de signaux mesurés au rotor. Pour définir celle-ci, une modélisation d'ordre élevé combinant l'approche des éléments finis et celle des circuits couplés a été employée. La première est utilisée pour déterminer les paramètres (couplages magnétiques) exploités par la seconde qui n'est autre que le modèle comportemental. Comme l'inconvénient de cette combinaison d'approches est le temps utile à l'identification des couplages magnétiques et sachant que diverses configurations de bobinage doivent être modélisées, une nouvelle méthodologie d'identification a été développée. Après une première identification (éléments finis) à temps réduit, celle-ci offre la possibilité d'estimer les paramètres d'une configuration de bobinage souhaitée sans réutilisation de la résolution par éléments finis. En plus de son exploitation pour mettre en œuvre le procédé de détection présenté, cette méthodologie d'identification est un générateur de paramètres utiles pour des détections basées sur « l'estimation paramétrique ». La modélisation des circuits couplés présente un excellent rapport précision/temps de calcul et une bonne efficacité dans la représentation des phénomènes spatiotemporels. L'intégration d'un défaut de bobinage nécessite de faire évoluer les équations de circuits du modèle. À des fins d'atteindre l'objectif de cette thèse, la structure du modèle a été modifiée pour introduire les courts-circuits entre spires au stator. En dehors de l'application présentée, l'association de la méthode d'identification avec le modèle comportemental permet la reproduction rapide de forme d'onde multiple, notamment exploitable dans les approches de détection orientée « signal ». Enfin, à partir de l'outil résultant des travaux précédents, le procédé de diagnostic a pu être déterminé. La sensibilité de détection est le critère principal pour la définition de la technique instrumentale et des traitements de signaux du procédé. L'influence des conditions de fonctionnement sur la sensibilité de détection est évaluée et est considérée pour le choix des solutions retenues. Ce procédé a été validé expérimentalement sur un alternateur synchrone à rotor bobiné de 5.4KVA. Ce travail de thèse traite de la détection des défauts de bobinages au stator dans les machines électriques contenant une structure d'amortissement. Les courts-circuits entre spires d'un même enroulement sont souvent la prémisse de l'apparition d'autres défauts de bobinages dont les conséquences sont plus sévères. La précocité de détection est donc essentielle pour préserver les machines et leur environnement humain ou matériel. Dans cet ouvrage, nous proposons une solution innovante de discrimination des courts-circuits basée sur la redondance de signaux mesurés au rotor. Pour définir celle-ci, une modélisation d'ordre élevé combinant l'approche des éléments finis et celle des circuits couplés a été employée. La première est utilisée pour déterminer les paramètres (couplages magnétiques) exploités par la seconde qui n'est autre que le modèle comportemental. Comme l'inconvénient de cette combinaison d'approches est le temps utile à l'identification des couplages magnétiques et sachant que diverses configurations de bobinage doivent être modélisées, une nouvelle méthodologie d'identification a été développée. Après une première identification (éléments finis) à temps réduit, celle-ci offre la possibilité d'estimer les paramètres d'une configuration de bobinage souhaitée sans réutilisation de la résolution par éléments finis. En plus de son exploitation pour mettre en œuvre le procédé de détection présenté, cette méthodologie d'identification est un générateur de paramètres utiles pour des détections basées sur « l'estimation paramétrique ». La modélisation des circuits couplés présente un excellent rapport précision/temps de calcul et une bonne efficacité dans la représentation des phénomènes spatiotemporels. L'intégration d'un défaut de bobinage nécessite de faire évoluer les équations de circuits du modèle. À des fins d'atteindre l'objectif de cette thèse, la structure du modèle a été modifiée pour introduire les courts-circuits entre spires au stator. En dehors de l'application présentée, l'association de la méthode d'identification avec le modèle comportemental permet la reproduction rapide de forme d'onde multiple, notamment exploitable dans les approches de détection orientée « signal ». Enfin, à partir de l'outil résultant des travaux précédents, le procédé de diagnostic a pu être déterminé. La sensibilité de détection est le critère principal pour la définition de la technique instrumentale et des traitements de signaux du procédé. L'influence des conditions de fonctionnement sur la sensibilité de détection est évaluée et est considérée pour le choix des solutions retenues. Ce procédé a été validé expérimentalement sur un alternateur synchrone à rotor bobiné de 5.4KVA. This thesis deals with the detection of stator winding faults in electrical machines containing a damping structure. Short-circuits between turns of the same winding are often the premise for the appearance of other winding faults, the consequences of which are more severe. Early detection is therefore essential to preserve machines and their human or material environment. In this book, we propose an innovative solution to short-circuit discrimination based on the redundancy of signals measured at the rotor. To define this, high-order modelling combining the finite element approach and that of coupled circuits was used. The first is used to determine the parameters (magnetic couplings) exploited by the second which is none other than the behavioural model. As the downside of this combination of approach is the time taken to identify magnetic couplings and the knowledge that various coil configurations must be modelled, a new identification methodology was developed. After an initial identification (finite elements) at short notice, this offers the possibility of estimating the parameters of a desired winding configuration without reusing the finite element resolution. In addition to its use to implement the detection method presented, this identification methodology is a generator of useful parameters for detections based on "parametric estimation". The modelling of coupled circuits presents an excellent precision / calculation time ratio and a good efficiency in the representation of spatial-temporal phenomena. Integrating a winding fault requires changing the model's circuit equations. In order to achieve the objective of this thesis, the structure of the model has been modified to introduce the short circuits between turns at the stator. Apart from the application presented, the association of the identification method with the behavioural model allows the rapid production of multiple waveforms, particularly usable in "signal" oriented detection approaches. Finally, from the tool resulting from the previous work, the diagnostic process could be determined. The detection sensitivity is the main criterion for the definition of the instrumental technique and the signal processing of the process. The influence of the operating conditions on the detection sensitivity is evaluated and is considered for the choice of the solutions adopted. This process has been validated experimentally on a synchronous alternator with wound rotor of 5.4KVA. This thesis deals with the detection of stator winding faults in electrical machines containing a damping structure. Short-circuits between turns of the same winding are often the premise for the appearance of other winding faults, the consequences of which are more severe. Early detection is therefore essential to preserve machines and their human or material environment. In this book, we propose an innovative solution to short-circuit discrimination based on the redundancy of signals measured at the rotor. To define this, high-order modelling combining the finite element approach and that of coupled circuits was used. The first is used to determine the parameters (magnetic couplings) exploited by the second which is none other than the behavioural model. As the downside of this combination of approach is the time taken to identify magnetic couplings and the knowledge that various coil configurations must be modelled, a new identification methodology was developed. After an initial identification (finite elements) at short notice, this offers the possibility of estimating the parameters of a desired winding configuration without reusing the finite element resolution. In addition to its use to implement the detection method presented, this identification methodology is a generator of useful parameters for detections based on "parametric estimation". The modelling of coupled circuits presents an excellent precision / calculation time ratio and a good efficiency in the representation of spatial-temporal phenomena. Integrating a winding fault requires changing the model's circuit equations. In order to achieve the objective of this thesis, the structure of the model has been modified to introduce the short circuits between turns at the stator. Apart from the application presented, the association of the identification method with the behavioural model allows the rapid production of multiple waveforms, particularly usable in "signal" oriented detection approaches. Finally, from the tool resulting from the previous work, the diagnostic process could be determined. The detection sensitivity is the main criterion for the definition of the instrumental technique and the signal processing of the process. The influence of the operating conditions on the detection sensitivity is evaluated and is considered for the choice of the solutions adopted. This process has been validated experimentally on a synchronous alternator with wound rotor of 5.4KVA.

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Garciaherreros, Landazabal Ivan Mauricio. "Méthode de modélisation et de commande des systèmes de positionnement multi-actionnés de type Axe en Gantry." Paris, ENSAM, 2012. https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00703721.

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Abstract:

Un manipulateur cartésien dit " axe en gantry " peut être utilisé pour des applications requérant une dynamique élevée et une grande précision. Le type d'axe en gantry étudié dans ce mémoire consiste en un axe transversal porté par deux actionneurs linéaires balayant la direction longitudinale de l'espace de travail. Un troisième actionneur, monté sur le bras transversal, permet de déplacer la charge le long de la direction transversale de l'espace de travail. La problématique de ces systèmes réside dans la dégradation des performances de positionnement due au couplage mécanique existant entre les actionneurs et aux vibrations du bras transversal. La solution industrielle, consistant à minimiser les vibrations en rigidifiant (et en alourdissant) le bras transversal et à contrôler indépendamment les axes parallèles, mène à une consommation d'énergie importante qui ne sera plus acceptable à long terme. Un état de l'art sur la commande des axes en gantry met en évidence un manque d'analyse des phénomènes physiques responsables des couplages mécaniques et des vibrations du bras transversal. Ceux-ci sont en effet considérés comme des perturbations compensées par des méthodes mathématiques dérivées de l'automatique avancée. L'approche proposée dans ce mémoire se veut une alternative à ces méthodes. Elle est basée sur une modélisation physique détaillée de l'axe en gantry comprenant la flexibilité du bras transversal. Cette modélisation, associée à des méthodes d'identification expérimentale et de représentation causale, est exploitée afin de déduire des structures de commande et des méthodes de réglage adaptées. Des résultats expérimentaux montrent que cette méthodologie mène à une amélioration des performances de positionnement des axes en gantry par rapport à la commande industrielle et permet par exemple d'envisager l'allégement du bras transversal Gantry stages are used for high-speed high-precision motion control applications such as wafer and flat panel display manufacturing and inspection. A gantry stage is a type of Cartesian manipulator that is composed of three linear actuators on its basic configuration. Two actuators move in tandem a cross-arm along the longitudinal direction of the work-space. The third actuator, mounted on the cross-arm, carries the payload along the transverse direction of the workspace. The positioning performance of the gantry stage is principally degraded by the mechanical coupling between actuators and by the vibrations of the cross-arm along the longitudinal direction. To solve the vibration problem, the current solution is to make the cross-arm very rigid. The drawback of this solution is that rigidity is generally synonym of heaviness, which leads to the use of more powerful actuators and higher energy consumption. To solve the coupling problem, the current industrial solution is independent axis control. That is, the coupling between actuators is ignored, leading to a degraded position performance. State of the art solutions put in evidence a general lack of interest in considering the physical causes of the coupling and vibration problems into the controller design, leading to complex control architectures derived from advanced control techniques. The approach presented in this PhD. Thesis is meant to be an alternative to such techniques by proposing a methodology that is based on a detailed physical modeling of gantry stages (flexibility of the cross-arm included). This physical modeling, associated to experimental identification methods, is exploited to obtain adapted control structures and tuning methods allowing to enhance the system's performance by improving the management of its degrees of freedom. Experimental results show that the proposed methodology leads to an improved motion control of the point-tool, even for very flexible systems

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Goureau, Pascal. "Études sur la commande numérique directe des servomoteurs synchrones à aimants : traitements des signaux, modélisations, simulations." Paris 11, 1989. http://www.theses.fr/1989PA112345.

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Abstract:

Cette thèse traite du développement d'une commande numérique complète d'un moteur synchrone à aimants permanents. La commande est obtenue par un fonctionnement du convertisseur statique en modulation de largeur d'impulsions, ce qui permet d'obtenir des courants sinusoïdaux dans les phases du moteur. De plus, cette commande est bien adaptée a l'implantation de boucles de régulation de vitesse et position. Il est également facile d'établir un dialogue avec un ordinateur superviseur qui peut directement imposer des consignes de couple, vitesse et position. Comme la boucle de courant est la plus rapide, donc la critique, elle a été modélisée de manière précise et ensuite simulee pour choisir un correcteur. Les deux autres boucles ont été déterminées de façon externe et le choix des correcteurs a été effectue en utilisant un logiciel spécifique de simulation. Ce logiciel est construit de manière modulaire et interactive et inclue certains points précis : le modèle de la machine avec ses équations différentielles electromagnetiques couplées, les plages de fonctionnement du convertisseur statique, les retards dus aux mesures. Quelques essais ont été réalises permettant de visualiser les courants statoriques, leurs composantes de park et le couple. Cette simulation montre que l'ondulation du couple peut avoir plusieurs causes. La concordance entre les résultats de simulation et les essais expérimentaux montre bien la validité du modèle choisi et le bon choix des correcteurs.

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Didier, Gaëtan. "Modélisation et diagnostic de la machine asynchrone en présence de défaillances." Nancy 1, 2004. http://www.theses.fr/2004NAN10163.

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Abstract:

Dans cette étude, nous abordons le diagnostic des défauts rotoriques dans les machines asynchrones à cage d'écureuil. Après avoir décrit les différents éléments de constitution d'une machine asynchrone, nous proposons un modèle de machine basée sur la méthode des circuits électriques magnétiquement couplés. Nous présentons ensuite trois méthodes permettant la détection d'un défaut rotorique. La première méthode s'appuie sur l'évaluation de plusieurs indices calculés à partir de l'amplitude des composantes présentes dans les spectres de la puissance instantanée et du courant absorbé par le moteur. La seconde méthode de détection proposée utilise la phase du spectre du courant statorique calculée à partir d'une transformée de Fourier. Nous utilisons ensuite la phase de la transformée de Hilbert calculée à partir du module du spectre du courant statorique. Ces approches ont la particularité de ne se baser sur aucun seuil de référence pour diagnostiquer un défaut rotorique In this study, we move on to the broken rotor bar diagnosis of squirrel-cage induction machines. The first part is devoted to the development of a model which is based on the magnetically coupled electric circuits. We present three methods allowing detection of a rotor defect of an induction machine. The first method is based on the evaluation of several indexes calculated starting from the amplitude of the components present in the spectra of the instantaneous power and the line current. The second method of detection suggested uses the stator current spectrum phase calculated starting from a Fourier Transform. To improve the detection, we use the Hilbert transform phase calculated starting from the stator current spectrum module. These approaches have the characteristic to be based on any threshold of reference to establish the presence of a broken rotor bar

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Wisniewski, Teodor. "Modélisation non-linéaire des machines synchrones pour l'analyse en régimes transitoires et les études de stabilité." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLC092/document.

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Abstract:

Les travaux de recherche présentésdans cette thèse ont été effectués dans le cadred'une collaboration entre Leroy Somer et lelaboratoire de génie électrique et électronique deParis (GeePs). Ils ont pour objectif lessimulations des phénomènes observés en modetransitoire des machines électriques. Cessimulations sont particulièrement orientées parles nouvelles exigences issues du Grid Code pourles alternateurs connectés au réseau.Principalement, deux types de modèles ont étédéveloppés. Le premier se base sur unereprésentation de l’état magnétique de lamachine où chaque flux est exprimé en fonctiondes courants des différentes bobines. Le secondmodèle regroupe les courants en utilisant descourants magnétisants sur les axes d et q associésà des coefficients de saturation pour chaque fluxet simplifie la représentation magnétique,notamment pour la prise encompte du circuit amortisseur. Avec unemodélisation suffisamment précise ducomportement magnétique non linéaire de lamachine, ils permettent de mieux prédire lescourants et le couple électromagnétique lors desdéfauts tels que les creux de tension. Les travauxeffectués présentés dans ce mémoire ont permis,en partant des descriptions des saturationstrouvées dans une machine, de définir desméthodes pour incorporer la saturation dans lesmodèles de type circuit et finalement d’aboutirau choix du modèle non-linéaire pour unemachine électrique donnée. Grâce à un temps decalcul réduit, ils ont aussi conduit à l'intégrationsous Simulink de modèles de la machine et dusystème d'entrainement pour la réalisationd'études de stabilité et pour créer unenvironnement de mise au point de la commandedu système The research presented in this thesiswas carried out in the research and developmentproject between Leroy Somer and the Group ofElectrical Engineering of Paris (GeePs). Theirobjective is to simulate the phenomena observedin the transient states of electrical machines.These simulations are particularly oriented bythe new Grid Code requirements for alternatorsconnected to the power network. Two types ofmodels have been principally developed. Thefirst one is based on a magnetic description ofthe machine where each flux is expressed as afunction of the currents flowing through thedifferent machine windings. The second oneregroups the different winding currents by usingthe magnetizing currents on axes d and qassociated to saturation coefficients for eachflux linkage and simplifies the magneticdescription, especially when taking into accountthe damper windings. With a sufficiently precisemodelling of the non-linear magnetic behaviourof the machine, it is possible to better predict thecurrents and the electromagnetic torque underfault conditions such as voltage drops. The workcarried out in this thesis has made possible,starting from the descriptions of the saturationeffects found in a machine, to define methodsfor incorporating saturation into circuit models.Finally, one can make a choice of the dynamicnon-linear model for a given machine. Thanks toshort computation time, it also led to theSimulink integration of the machine andexcitation system models paving the way forstability and control studies

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Mariani, Guilherme Bueno. "Machine synchrone à réluctance : modèles équivalents à réseau de réluctances pour la simulation et l’optimisation." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAT021/document.

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Abstract:

L’enjeu de la thèse concerne la modélisation électromagnétique des machines synchrones à réluctance, avec comme objectif final : obtenir un modèle suffisamment précis et rapide pour, d’une part, être capable de calculer les ondulations de couple et d’autre part servir pour de l’optimisation dimensionnelle et pouvoir être couplé à un logiciel de type circuit pour tester une loi de commande. Un modèle du type schéma réluctant a été mis en place petit à petit avec validations à chaque étape. La modélisation des échanges dans l’entrefer utilise en final une fonction originale (intégrale de Fermi-Dirac) qui a entièrement été paramétrée avec les dimensions caractéristiques de la machine.Ce modèle de la machine, piloté par les courant, a ensuite été couplé avec un circuit électrique grâce à une interface de transformation tension-courant. Les optimisations réalisées avec ce modèle ont permis de mettre en évidence certains manques dans les contraintes dimensionnelles initiales et, celles-ci corrigées, de montrer que ce modèle était parfaitement utilisable pour cette démarche d’optimisation This thesis aims the electromagnetic modeling of synchronous reluctance machines, with a final goal: to obtain a fast and sufficiently accurate model, able to calculate the torque ripple and to be used for optimal machine design and also capable to be coupled to circuit software to test control techniques.A MEC (magnetic equivalent circuit) model was created step-by-step and validated at each step. Final model of the air-gap is based on a function (Fermi-Dirac integral), which has been completely parameterized by machine dimensions. This model of the machine is driven by current; afterwards it was coupled with an electric circuit thanks to a voltage-current transformation interface. The optimizations made with the model allowed to highlight some deficiencies in the initial dimensional constraints. After corrections the model could be efficiently used in an optimization process

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Kirouac, Mathieu. "Développement de modèles analytiques thermiques pour des machines à aimants permanents." Master's thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26232.

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Abstract:

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2015-2016 Ce mémoire porte sur le développement d’une modélisation thermique avec des modèles analytiques, pour la conception de machines électriques. Il concerne plus particulièrement les structures de machines cylindriques à aimants permanents. Nous discutons ensuite du modèle thermique complet de type circuit thermique qui a été réalisé et confronté à des résultats expérimentaux. Ce modèle a une très bonne précision et il nous a permis d’étudier l’effet de différentes variations topologiques sur le comportement thermique ainsi que différentes stratégies de refroidissement. Ce modèle peut facilement être intégré dans un processus d’optimisation. En nous basant sur les mêmes principes, nous avons proposé un nouveau modèle à résistances thermiques combinées pour modéliser les échanges thermiques entre les conducteurs dans les encoches. Ce modèle permet d’apprécier le caractère aléatoire de la disposition des conducteurs dans la bobine et peut être jumelé à un modèle plus global. This thesis focuses on the development of a thermal modeling with analytical models for the design of electrical machines. It concerns more particularly cylindrical machine with permanent magnets. The methods used to determine the critical parameters of thermal modeling are presented first. We then present the complete thermal model that has been developed and confronted with experimental results. This model has very good accuracy and has allowed us to study the effect of different topological variations on the thermal behavior. It was also possible to analyze and compare different cooling strategies. This model can easily be integrated into an optimization process to determine the maximum permissible losses of a given configuration, or to define the cooling method to use. Based on the same principles, we proposed a new model to simulate the thermal exchanges between the conductors in the slots. This model allows us to appreciate the randomness of the arrangement of the conductors in the coil. It can be paired with a more comprehensive model of the machine in order to refine the resolution of the latter and ensure a more accurate analysis of the thermal behavior of the coils.

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Leray, Pascal. "Modélisation et architecture de machines de sysnthèse d'images pour la représentation d'images et le rendu d'objets tri-dimensionnels (3D)sur écrans graphiques à balayage." Paris 2, 1990. http://www.theses.fr/1990PA020117.

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Abstract:

La modelisation des objets et le rendu realiste de l'image sont les deux taches fondamentales necessaires a la synthese d'image tri-dimensionnelle (3d). A la modelisation des objets est utilisee pour constituer une representation interne au systeme informatique des objets 3d. Cette modelisation peut etre rapprochee des representations mentales de l'environnement constituees dans le cerveau humain. B la synthese ou rendu est utilise pour afficher des images realistes de notre monde 3d : il peut etre rapproche de la faculte de dessiner de l'homme. Mais a l'heure actuelle dans les stations graphiques ces deux taches sont dissociees, a la difference du dessinateur humain qui analyse en permanence ce qu'il trace et le compare a la representation mentale interne de son cerveau. Notre premier but est de faire l'inventaire des techniques existantes de modelisation et de rendu. Ensuite nous decrivons deux solutions nouvelles pour : - un systeme de numerisation-modelisation directe d'objets sur station de travail - une nouvelle architecture de machine de rendu. Enfin, nous introduisons le concept de reseaux neuronaux et nous expliquons comment ceux-ci peuvent etre utilises dans les taches a et b de maniere similaire a l'extraction de formes et d'informations semantiques a partir de l'ombrage des images (shape from shading) realise dans le cerveau humain. Nous brossons en conclusion un tableau prospectif de la synthese d'image 3d, dans laquelle l'analyse d'objets et les reseaux neuronaux seront de plus en plus associes. Ces deux techniques complementaires et reversibles pourraient apporter des possibilites insoupconnees a la conception de formes, aux banques Solid modelling and image rendering are the two fundamental tasks for 3d image synthesis a solid modelling is used to represent internal 3d data base, strongly correlated with mental representation of the world in the humain brain. B image rendering is used to display realistic images of our 3d world : it can be coupled with the drawing possibilities of mankind. But at present in our graphic workstations, these two tasks are not associated, at the difference of the humain beeing, which analyses in real time what he draws, and compares it to its mental representations of the environment. The first goal of this report is to analyse existing tools which are currently used in tasks a and b after we describe two new solutions for : a direct digititizing system of 3d objects a new architecture for rendering at the end, we introduce the new concept of neural networks, and we explain how it could be used to perform tasks a and b , as it is associated in the humain brain with image analysis by shape from shading techniques. Conclusion is a projection on future image synthesis systems, where 3d object analysis based on shape from shading and neural network could be tightly coupled with image rendering. These two processes could be at that time reversible, giving large new possibilities to computer design, picture data bases

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Haj, Taleb Amer. "Contribution à l'étude et l'optimisation thermodynamique et thermoéconomique des machines à froid." Nancy 1, 2004. http://www.theses.fr/2004NAN10204.

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Abstract:

Ce travail représente les résultats obtenus dans le cadre de l'étude doctorale concernant l'optimisation thermodynamique et thermo-économique des machines à froid. En premier temps, des modèles de machine à froid quadritherme endoirréversible sont développés. L'étude porte, tout d'abord, sur la maximisation du coefficient de performance de la machine à froid ; ensuite sur la maximisation du rendement exergétique d'une thermofrigopompe sans contraintes et pour diverses contraintes. A la fin de cette partie, une comparaison de chaque objectif étudié est proposée. Dans la deuxième partie, des modèles dynamiques stationnaires pour trois types de machines frigorifiques (à compression, à absorption et à compression-absorption) sont développés. Le système énergétique est analysé, tout d'abord, du point de vue énergétique et ensuite du point de vue économique afin de prévoir une utilisation rationnelle de l'énergie, des machines plus performantes ou bien des machines moins coûteuses This work represents the results obtained within the context of the author's Ph. D. Study with regard to the thermodynamic and thermoeconomic optimisation of refrigeration cycles. In the first part, endoirreversible models of four reservoirs refrigeration cycle are developed. The study relates, firstly, to the maximisation of the coefficient of performance of the refrigeration machine; then to the maximisation of the exergetic efficiency of a heat transformer without constraints and for various constraints. At the end of this part, a comparison of each studied objective is proposed. In the second part, stationary dynamic models for three types of refrigerating machines (compression, absorption and compression-absorption) are developed. The energetic system is analysed, firstly, from the energetic point of view and then from the economic standpoint in order to predict a rational use of energy, more powerful machines or less expensive machines

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Bouaouiche, Toufik. "Commande à structure variable et étude de l'intégration d'éolienne à base de machine asynchrone à double alimentation sur le réseau électrique." Nantes, 2007. http://www.theses.fr/2007NANT2041.

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Abstract:

Cette thèse traite de la commande et de la minimisation des effets des perturbations électriques sur un système éolien à base de machine asynchrone à double alimentation (MADA). Après un bref historique sur l’évolution de l’énergie éolienne, un état de l’art des ensembles convertisseurs-machines utilisés est dressé. Pour la partie mécanique de la turbine, une hélice à angle de calage variable est utilisée pour maximiser la puissance extraite. Dans un deuxième temps, la modélisation et le contrôle de la MADA sont détaillés. La procédure de synchronisation au réseau est discutée. Ensuite, une commande vectorielle permettant un contrôle indépendant des puissances active et réactive statoriques avec une recherche du point de fonctionnement à puissance maximale (MPPT) est mise en œuvre. Les différentes lois de commande élaborées en synthétisant des régulateurs linéaires de type PI ou non linéaires par mode de glissement sont testées et comparées. La dernière partie est consacrée à l’étude de l’intégration de l’éolienne sur le réseau. Une attention particulière est portée sur la maîtrise des interactions stator/réseau en minimisant les effets des perturbations électriques telles que court circuit, déséquilibre tension ou courants harmoniques sur les performances de la génératrice. De nouvelles stratégies de contrôle permettant, par action mécanique sur la turbine ou électrique sur les convertisseurs rotoriques, de compenser efficacement ces différentes perturbations, d’améliorer la qualité de l’énergie fournie et de participer potentiellement aux services systèmes sont étudiées This thesis deals with a 7. 5 kW variable wind speed turbine with doubly-fed induction generator (DFIG). The goal is to design a robust control for the DFIG and minimise the impact of grid faults, unbalanced voltages or current harmonics on the performances of the system. After a brief historic of the evolution of wind turbines, the state of the art of used generators and their associated power electronics is presented. For mechanical part, a variable blade pitch wind turbine is used for maximal power extraction. The second part depicts the model of variable speed constant frequency DFIG using back-to-back PWM voltage source converters and the corresponding control schemes. The feasibility and advantages of soft synchronizing DFIG to the grid using stator voltage control method is discussed. The rotor side converter is used to control the wind turbine output power in order to follow a predefined power-speed tracking characteristics (MPPT) and the voltage (or reactive power) at the grid terminals. Both linear or non-linear control structures based respectively on PI regulator or variable structure control (sliding mode) are developed and compared. Some experimental results are shown to validate simulation study. The last part of this work is devoted to the integration of the wind turbine based on DFIG to the distribution network. In particular the behavior of the system under unbalanced power transmission grids, current harmonics or short circuit faults conditions is studied. A new active control strategy based on sliding mode regulators is developed to compensate electrical perturbations, improve power quality and assure the possibility of stabilizing and continuous mode function

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Curea, Octavian. "Recherche et validation des modèles de connaissances d'un ensemble convertisseur machine synchrone pour l'aide au diagnostic : conception d'une instrumentation virtuelle." Le Havre, 2001. http://www.theses.fr/2002LEHA0008.

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Abstract:

Recherche de méthodes et modèles de représentation utilisables pour la détection des défauts sur des entraînements triphasés. Trois classes de défauts sont étudiés pour vérifier la pertinence des procédures utilisées : défauts de commande (séquences asymétriques), mécanique (couple résistant variable) et électrique (variation d'une résistance de phase) Research of the methods and models usable for fault detection on tree phases motor systems. In order to verify the pertinence of the procedures used, tree fault classes have been studied : control (asymmetrical sequences), mechanical (variable load torque), and electrical (phase resistance variation) fault classes

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Lionel, Vido. "Étude d'actionneurs électriques à double excitation destinés au transport. Dimensionnement de structures synchrones." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00477166.

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Abstract:

Ce travail s'intéresse à l'étude des machines synchrones à double excitation (MSDE) et au dimensionnement des machines synchrones à aimants permanents (MSAP) dans le cadre des applications de type véhicule hybride. Celle-ci se place dans le cadre général de la réduction des rejets de substances polluantes des véhicules. Le véhicule hybride, associé aux MSAP et aux MSDE constitue de ce point de vue une solution intéressante pour résoudre ces problèmes. Nous avons mis au point plusieurs modèles électromagnétiques analytiques (linéaires ou non) de MSAP basés sur la transformation de Park et sur l'utilisation de réseaux réluctants. Ceux-ci permettent de concilier précision, rapidité et simplicité. Nous avons dimensionné et réalisé une MSDE au laboratoire SATIE répondant à un cahier des charges de véhicule hybride fourni par le groupe PSA. Celle-ci a pu répondre aux contraintes des spécifications à la fois en terme d'encombrement et de performances.

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Dissertations / Theses on the topic 'Machines synchrones – Modèles mathématiques'

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