Détection des courts-circuits inter-spires dans les Générateurs Synchrones à Aimants Permanents : Méthodes basées modèles et filtre de Kalman étendu - Application à un canal de génération électrique en aéronautique

Résumé : La mise en place d'un nouveau canal d'alimentation électrique incorporant un générateur à aimants permanents PMG (Permanent Magnet Generator) en remplacement de l'actuel canal de génération hydraulique est l'un des sujets de recherche en cours dans le secteur aéronautique. Le choix de cette solution est motivé par de nombreux avantages : réduction de masse, meilleure disponibilité du réseau hydraulique et maintenance plus aisée. Cependant, l'utilisation d'un PMG en tant que générateur électrique au sein d'un avion implique de nouvelles problématiques, notamment en ce qui concerne la sûreté de fonctionnement lors de défaillances internes au PMG. En effet, tant que le rotor est en rotation, la présence d'une excitation permanente due aux aimants entretient la présence du défaut même si le stator n'est plus alimenté, ce qui complexifie la mise en sécurité du PMG. Il est ainsi nécessaire de connaître précisément l'état de santé du PMG afin d'assurer une bonne continuité de service en évitant d'ordonner la mise en sécurité du PMG sur des défaillances externes au générateur. C'est pourquoi les travaux de cette thèse portent sur la détection des courts-circuits inter-spires dans les PMG, ces défauts ayant été identifiés comme les plus critiques pour ce type de machine. Compte tenu du contexte aéronautique, il a été choisi de travailler sur les méthodes de détection basées sur l'estimation de paramètres via un modèle mathématique de la machine en utilisant le Filtre de Kalman Etendu (FKE). En effet, s'il est correctement paramétré, le FKE permet d'obtenir une bonne dynamique de détection et s'avère être très robuste aux variations du réseau électrique (vitesse, déséquilibre, ...), critère important pour garantir un canal de génération fiable. Deux types de modèle mathématique sont présentés pour la construction d'un indicateur de défaut utilisant les estimations fournies par le FKE. Le premier est basé sur une représentation saine du PMG où l'indicateur de défaut est construit à partir de l'estimation de certains paramètres de la machine (résistance, inductance, constante de fem ou pulsation électrique). Le second modèle utilise une formulation d'un PMG défaillant qui permet d'estimer le pourcentage de spires en court-circuit. Après avoir comparé et validé expérimentalement le comportement des différents indicateurs sur un banc de test à puissance réduite, la mise en place d'un indicateur de court-circuit inter-spires au sein d'un réseau électrique aéronautique et son interaction avec les protections existantes sur avion sont étudiées dans la dernière partie de ce mémoire.
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Thèse
Sciences de l'ingénieur [physics]. Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2014. Français
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Contributeur : Léa Boulanger <>
Soumis le : lundi 31 mars 2014 - 15:37:56
Dernière modification le : samedi 29 septembre 2018 - 15:12:05
Document(s) archivé(s) le : lundi 10 avril 2017 - 04:48:24

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Brice Aubert. Détection des courts-circuits inter-spires dans les Générateurs Synchrones à Aimants Permanents : Méthodes basées modèles et filtre de Kalman étendu - Application à un canal de génération électrique en aéronautique. Sciences de l'ingénieur [physics]. Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2014. Français. 〈tel-00967012〉

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