Diagnostic et observation des systèmes dynamiques hybrides : Association convertisseur multicellulaire- machine électrique

Abstract

La surveillance des systèmes est une préoccupation majeure de tous les chercheurs de la communauté automaticienne.De façon plus précise,le diagnostic a pour objectif de détecter,de localiser et de caractériser les défauts survenant sur un système de production et son environnement.Les défauts sont des dysfonctionnements du système,ce dernier changeant de régime ou de mode de fonctionnement pouvant l’amener à un état inacceptable.Les systèmes dynamiques hybrides(SDH)sont des systèmes faisant intervenir simultanément des dynamiques continues et des dynamiques événementielles comme par exemple les convertisseurs multicellulaires.Notre thèse s’intéresse à la surveillance et au diagnostic d’un convertisseur multicellulaire associé à un moteur à courant continu.Le convertisseur multicellulaire série,qui est un système de gestion de l’énergie électrique,présente par sa structure un comportement hybride.En effet,il est composé de cellules de commutations,disposées en série,entre lesquelles des condensateurs flottants peuvent être chargés ou déchargés selon les configurations.Nous avons mis en évidence que pour cette classe de systèmes à commutations,les observateurs classiques ne peuvent pas être appliqués car les composantes de l’état sont uniquement partiellement observables quelle que soit la configuration des cellules de commutations.2 Le convertisseur multicellulaire est intéressant car il permet de mieux gérer l’énergie électrique que les convertisseurs classiques(hacheur) notamment en réduisant le contenu harmonique sur le courant de sortie.La machine à courant continu sera ensuite utilisée en fonctionnement moteur et sera alimentée par la tension de sortie du convertisseur.Le besoin d’une procédure de diagnostic, permettant d’assurer le bon fonctionnement de ces convertisseurs et aussi de protéger les appareils électriques reliés à ces derniers,se fait de plus en plus ressentir.Nous avons développé dans ce travail,une nouvelle méthode de modélisation des convertisseurs multicellulaires associés à une machine à courant continu à base des automates hybrides,puis l’utilisation des observateurs par mode glissant pour le diagnostic,qui est une des classes les plus connues des observateurs robustes,ce type d’observateurs est basé sur la théorie des systèmes à structure variable.Pour le diagnostic de défauts nous avons envisagé les défauts survenant des deux parties continues et discrètes du système SDH.Pour le diagnostic de défauts du système convertisseur multicellulaire- moteur à courant continu.Nous avons envisagé les cas possibles suivants:• Blocage des interrupteurs • Le système passe d’un mode à un autre mode non successeur • Le système reste en boucle d’un mode à un autre mode successeur. • Le système se bloque à un mode. Nous avons validé les modèles obtenus et la méthode utilisée par simulation sous Matlab state Flow et Simulink. Les perspectives sont multiples,au vu de l’aspect novateur du convertisseur multicellulaire dans les applications industrielles Nous pouvons citer les axes de recherche suivants:• Il serait intéressant de valider expérimentalement les résultats obtenus dans cette thèse. • Nous suggérons d’étudier les défauts mécaniques agissant sur la machine à courant continu. • Il serait également envisageable d’appliquer d’autres types d’observateurs pour le diagnostic des défauts. • Aussi étudier le diagnostic des convertisseurs multicellulaires avec le moteur fonctionnement onduleur.