Commande sans capteur de position des machines synchrones, application aux groupes motopropulseurs électrique

Les machines synchrones à aimants permanents sont souvent utilisées dans les applications d’électrifications du transport à cause de leur couple volumique élevé. Le pilotage de ces machines nécessite de connaitre avec précision la vitesse et la position du rotor. Les capteurs de positions, souvent utilisés, sont performants mais présentent tout de même des inconvénients. Ils augmentent le coût global du système, la masse et le volume. La commande sans capteur des machines électriques est une tendance forte actuellement visant en premier lieu à réduire les coûts associés aux moyens de pilotages tout en offrant un contrôle performant et dynamique et en second, à assurer la continuité de fonctionnement en cas de défaillance du capteur mécanique lorsqu’il est utilisé. Dans ce contexte, la thèse proposée s’intéresse à la commande sans capteur des machines synchrones pour les applications de tractions électriques. Ce type d’application nécessite une connaissance précise de la vitesse et de la position électrique du rotor sur toute la plage de fonctionnement. Cette dernière s’étend de zéro jusqu’à la vitesse maximale de la machine. L’estimation devra ainsi pouvoir couvrir les plages de « machine à l’arrêt », « très faibles vitesses » et « moyennes-hautes vitesses ». L’objectif de cette thèse est de développer des méthodes d’estimation qui peuvent être utilisées dans un groupe motopropulseur (GMP) électrique avec une focalisation sur les zones très faibles vitesses et arrêt. Plusieurs verrous sont à lever. Le premier est de proposer une méthode capable de maintenir une position de référence sous l’action du couple de charge à l’arrêt. Le deuxième est de pouvoir couvrir la zone de très faibles vitesses. Le troisième est de proposer un algorithme pour la zone  hautes vitesses avec un moyen de commutation entre les deux algorithmes. Finalement, les méthodes développées doivent respecter un certain nombre de critères comme la fiabilité, le dynamisme et la robustesse. 

Mots-clés : Commande sans capteur de position, machines synchrones à aimants permanents, traitement de signal, injections hautes fréquences, position à l’arrêt, très faibles vitesses, estimation de la position, saillance de la machine