Modelling, design, and command of self excited low speed switched reluctance generator
MODELISATION, CONCEPTION ET COMMANDE DE GENERATRICES A RELUCTANCE VARIABLE BASSE VITESSE
Résumé
The work presented concerns the design and the control of a low speed generator for wind turbine applications. A 10 kW, 50 rpm generator (typical of an autonomous wind turbine) is studied. The slotted switched reluctance machine (SRM) with great number of teeth is retained. This structure is well adapted to low speed operation allowing the simplification or the removal of the gearbox used with traditional generators.
The electromagnetic structure is optimized by a genetic algorithm coupled with the finite element method. The control of the generator is then treated. The machine is modelled by the finite element method, then the flux characteristics depending on the position and the current are approximated by Krigeage. The machine is controlled thanks to a H half bridge and the optimization of control parameters is carried out.
The system, including a 6/4 SRM (3 kW) in generator mode coupled to a D.C. motor, is implemented and experiments are performed. The two machines control is established on a Dspace 1103 environment. Experiments enable to check on the one hand the validity of modelling by finite elements method, and on the other hand the elaborated control laws.
The electromagnetic structure is optimized by a genetic algorithm coupled with the finite element method. The control of the generator is then treated. The machine is modelled by the finite element method, then the flux characteristics depending on the position and the current are approximated by Krigeage. The machine is controlled thanks to a H half bridge and the optimization of control parameters is carried out.
The system, including a 6/4 SRM (3 kW) in generator mode coupled to a D.C. motor, is implemented and experiments are performed. The two machines control is established on a Dspace 1103 environment. Experiments enable to check on the one hand the validity of modelling by finite elements method, and on the other hand the elaborated control laws.
Les travaux présentés portent sur la conception et la commande d'un ensemble convertisseur-génératrice basse vitesse pour les applications éoliennes. Une génératrice 10kW, 50 tr/min (contrainte typique d'une éolienne autonome) est étudiée. La machine à réluctance variable (MRV) à plots dentés et à grand nombre de dents est retenue car elle est bien adaptée à un fonctionnement à basse vitesse de rotation permettant la simplification ou la suppression du multiplicateur de vitesse utilisé avec les génératrices classiques.
La structure électromagnétique est d'abord optimisée par un algorithme génétique couplé à la méthode des éléments finis.
La commande de la génératrice est ensuite traitée. La machine est modélisée par la méthode des éléments finis puis le réseau de courbes du flux en fonction de la position et du courant est approximé par Krigeage en vue de la commande. La machine est commandée par un demi pont en H et l'optimisation des paramètres de commande est effectuée.
Enfin, un banc d'essais comprenant une MRV 6/4 (3kW) fonctionnant en générateur et couplée à un moteur à courant continu a été mis en œuvre. La commande des deux machines est implantée sur une carte DSPACE 1103. Ce banc d'essais permet de vérifier d'une part la validité de la modélisation par éléments finis, et d'autre part les lois de commandes élaborées.
La structure électromagnétique est d'abord optimisée par un algorithme génétique couplé à la méthode des éléments finis.
La commande de la génératrice est ensuite traitée. La machine est modélisée par la méthode des éléments finis puis le réseau de courbes du flux en fonction de la position et du courant est approximé par Krigeage en vue de la commande. La machine est commandée par un demi pont en H et l'optimisation des paramètres de commande est effectuée.
Enfin, un banc d'essais comprenant une MRV 6/4 (3kW) fonctionnant en générateur et couplée à un moteur à courant continu a été mis en œuvre. La commande des deux machines est implantée sur une carte DSPACE 1103. Ce banc d'essais permet de vérifier d'une part la validité de la modélisation par éléments finis, et d'autre part les lois de commandes élaborées.
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