ENTRAINEMENTS ELECTRIQUES POLYPHASES :VERS UNE APPROCHE SYSTEME

Le transport de l'energie electrique par des reseaux triphases a conduit par le passe au developpement de convertisseurs electromecaniques triphases. Ces derniers ont beneficie de l'essor des interrupteurs de puissance et de celui des composants de commande type Digital Signal Processor (DSP). Les performances de ces classiques machines electriques triphasees associees a des onduleurs s'en sont trouvees accrues notamment dans le domaine de la vitesse variable. Neanmoins des problemes apparaissent tant au niveau de l'onduleur que de la machine lorsqu'on desire augmenter la puissance transmise. Les interrupteurs doivent en effet alors commuter des tensions et des courants d'amplitude plus elevee (cout unitaire plus eleve pour les modules et pollution electromagnetique accrue). Par ailleurs, a courant donne, l'augmentation de la puissance mene a des contraintes en tension pour les isolants. Ce dernier effet de contrainte (acceleration du vieillissement des dielectriques) est d'autant plus accentue lorsque la machine est alimentee « classiquement » par un onduleur de tension fonctionnant en Modulation de Largeur d'Impulsions. Une piste classique pour la resolution de ces problemes est celle, toute electronique, des convertisseurs multi-niveaux. Un fractionnement de la puissance par augmentation du nombre de phases de la machine est une solution alternative et/ou complementaire. A puissance et courant donnes les contraintes en tension diminuent. La multiplication du nombre de phases permet l'utilisation de modules d'electronique de puissance identiques de moindre cout unitaire (element favorable en terme de cout de maintenance). De plus, ce type de structure polyphasee permet d'augmenter la tolerance aux pannes du convertisseur electromecanique. En fait, il s'agit de repartir les contraintes entre le convertisseur electromecanique et le convertisseur statique. De meme, dans le cas des machines basses tensions (automobile par exemple), la presence de courants d'intensite tres elevee necessite en general une mise en parallele de nombreux interrupteurs qu'il peut etre judicieux (pour des raisons de surdimensionnement notamment) de repartir entre plus de 3 phases. La encore, les machines polyphasees constituent une alternative economique d'autant qu'elles permettent de reduire les pulsations de couple et donc le bruit d'origine electromagnetique. La problematique de recherche est l'etude et le developpement d'ensembles complets comprenant le convertisseur statique, le convertisseur electromecanique polyphase ainsi que la commande. En effet, l'adequation entre la machine et le convertisseur est encore plus necessaire que dans le cas d'une machine triphasee, la commande du convertisseur ne pouvant raisonnablement compenser certains defauts constructifs de la machine. Ainsi, un onduleur de tension qui alimente une machine polyphasee dont le bobinage est optimise pour obtenir une force magnetomotrice sinusoidale va induire des courants parasites de forte amplitude dans la machine. Il est ainsi necessaire de reprendre la conception du bobinage pour « desensibiliser » la machine. L'adequation du convertisseur electromecanique au convertisseur statique est recherchee d'une part en agissant sur les parametres constructifs de la machine polyphasee afin de l'adapter le plus possible au convertisseur dont le caractere discret impose des contraintes a la machine. D'autre part, on agit egalement sur les degres de liberte offerts par la commande du convertisseur statique (choix des vecteurs tension actives) afin d'exploiter au mieux la machine polyphasee (reduction des courants parasites, marche degradee.). C'est donc une approche SYSTEME qui allie simultanement la conception de machine a celle de la commande de convertisseur d'electronique de puissance.