Thèse doctorat cabrage

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N° d’ordre : 1912

Année 2002

THÈSE
présentée pour obtenir le titre de

DOCTEUR DE L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE
Spécialité : Génie Electrique par

Rosendo PEÑA EGUILUZ
Ingénieur et M. Sc. en Electronique de l’Instituto Tecnológico de Toluca (Mexique) D.E.A. Génie Electrique à l’INPT ___________________

Commande algorithmique d’un système mono-onduleur bimachineasynchrone destiné à la traction ferroviaire

soutenue le 8 novembre 2002 devant le jury composé de :

M.

Y.

CHERON HAUTIER MEIBODY-TABAR PIETRZAK-DAVID de FORNEL RONDEAU

Président Rapporteur Rapporteur

MM. J.-P. F. Mme M. MM. B. C.

Thèse préparée au Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Industrielle de l’ENSEEIHT UMR CNRS N° 5828

ii

Commande algorithmique d’unsystème mono-onduleur bimachine asynchrone destiné à la traction ferroviaire

Mots clés :
- Machine asynchrone - Multimachines - Traction électrique - Contrôle sans capteur de vitesse - Contrôle vectoriel - Techniques d’estimation - Simulation - Commande numerique

Resumé
L'objectif de ce travail est de modéliser et de caractériser le comportement d’un système mono-onduleur bimachineasynchrone appliqué à la traction ferroviaire (bogie d’une locomotive BB 36000) en vue de la conception de sa commande.

La première partie de ce mémoire est consacrée à la description détaillée du système globale. L’analyse de l’influence des perturbations internes (variations paramétriques d’une machine) et externes (décollement du pantographe, patinage, broutement) de ce système est faite dans le casd’une structure de commande vectorielle classique appliqué à chaque moteur de l'entraînement (structure de traction classique).

iii

Dans la deuxième partie, une nouvelle structure de propulsion est proposée. Elle est constituée d’un onduleur à deux niveaux de tension à modulation de largeur d’impulsion, alimentant en parallèle les deux machines asynchrones qui à leur tour permettent decréer la force de traction transmise aux essieux du bogie. La caisse de la locomotive représente une charge commune pour les deux moteurs. Plusieurs stratégies de commande coopérative sont étudiés, il s’agit des commandes : moyenne simple, moyenne double, maître - esclave alternée et moyenne différentielle. Une stratégie d’observation des modes électriques adéquate à ces différentes contrôles estétudie par la suite. Cet ensemble de commandes est validé à l’aide d’un logiciel de simulation SABER. Il correspond à une quasi-expérimentation dans la mesure où le système à contrôler est modélisé en langage MAST et toute la commande discrète en langage C dans l'environnement de SABER.

La troisième partie est dédiée à la suppression du capteur mécanique ensuite appliqué dans les commandescoopératives précédemment proposées. Les méthodes partielles de reconstruction de la vitesse sont : la rélation d’autopilotage, le filtre de Kalman mécanique, l’observateur à structure variable et MRAS.

Finalement la description de la configuration matérielle pour la réalisation expérimentale est présentée.

iv

Control Algorithms for Single Inverter Dual Induction Motor System applied to RailwayTraction

Keywords:
- Induction Motor - Multimotors - Electrical Traction - Sensorless Control - Field Oriented Control - Estimation Techniques - Simulation - Digital Control

Abstract
The goal of this work concerns the modelling and the behaviour characterisation of a single inverter dual induction motor system applied to a railway traction bogie (BB36000) in order to concept its control.First part of this job is dedicated to the detailed description of overall system. The influence analysis of the internal perturbations (motor parameters variation) and, external perturbations (pantograph detachment, adherence loss, stick-slip) of the system have made considering the field oriented control applied to each motor of the bogie (classical traction structure).

In a second...