Développement de méthodes et d'outils pour le design et l'optimisation de la machine à induction à double alimentation sans balais (BDFM) pour de la vitesse variable dans des applications de génération hydraulique
Résumé de thèse :
Les Stations de Transfert d’Energie par Pompage (STEP) sont des structures importantes pour stabiliser le réseau électrique. Les technologies à vitesse variable peuvent améliorer l'efficacité et la souplesse d’utilisation des STEPs. Les technologies actuelles telles que les machines alimentées en fréquence variable, ou les Machines Asynchrone à Double Alimentations (MADA) présentent des inconvénients. Dans ce travail, nous nous concentrons sur une structure non conventionnelle de machine à vitesse variable : la Machine à Induction à Double Alimentation sans Balais (BDFM). Les objectifs sont de mieux comprendre le fonctionnement de cette machine pour la dimensionner, l’optimiser et finalement la comparer aux structures existantes. Après un examen des techniques de dimensionnement et d'optimisation des machines classiques, des approches similaires sont étudiées pour les BDFM. Deux méthodes différentes pour des simulations éléments finis plus rapides de la BDFM sont présentées : une première, la plus rapide mais qui ne considère pas le phénomène de saturation et une seconde basée sur le principe des simulations magnétoharmoniques. Une analyse harmonique minutieuse combinée à une comparaison de cas en charges (couplage-croisés) entre des simulations FE et les résultats obtenus avec des schémas équivalents obtenus dans la littérature conduit à une modification du circuit équivalent de la BDFM. Une nouvelle méthode pour déterminer les paramètres de ce circuit grâce à des essais électriques est ensuite présentée. La détermination des paramètres à partir de la géométrie est également abordée pour aboutir à un modèle semi-analytique dérivable. Un tel modèle, couplé à un algorithme d'optimisation du 1er ordre pourrait être extrêmement puissant lors du dimensionnement d'une BDFM. Le potentiel d'une telle approche est montré dans ce travail grâce à l'optimisation d'une machine à induction.