Modélisation des machines asynchrones et synchrones a aimants avec prise en compte des harmoniques d'espace et de temps : application à la propulsion marine par POD - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Modeling of asynchronous and synchronous machines with magnets considering the space and time harmonics: application to marine propulsion POD

Modélisation des machines asynchrones et synchrones a aimants avec prise en compte des harmoniques d'espace et de temps : application à la propulsion marine par POD

Résumé

This work concerns the modeling and the design of the permanent magnets and
asynchronous motors intended for POD ship propulsion. A state of the art is presented, where
various topologies of motors designed for this application are approached there. The permanent
magnet motor and the induction motor have been chosen for the application.
For the permanent magnets motor, a finite element analysis is adopted to design and
minimize the main harmonics leading to a quasi sinusoidal back EMF. A finite element model
coupled to an electrical circuit allows to predict both current and torque waveforms including
time harmonics knowing the voltage waveform of the inverter.
The induction motor is designed in such a way to have minimum losses and pulsating
torque. For this purpose, a 2D complex finite element method coupled to an electrical circuit is
developed. In addition, another 2D finite element-electrical circuit model is proposed to evaluate
time harmonics losses and to reconstitute the current and torque waveforms. This model allows
to predict the pulsating torques.
The validation and verification step is done by using a time stepping finite element
software Flux2D and some available measurements (for the permanent magnets motor). The
comparison of the calculations obtained by the different methods and software, as well as the
available measurements is satisfactory.
Ce travail porte sur la modélisation et le dimensionnement des moteurs à aimants
permanents et asynchrones destinés à la propulsion marine par POD. Un état de l'art est
présenté, où les différentes topologies de moteurs pour ce type d'application y sont abordées. La
Machine à aimants permanents et la machine asynchrone on été retenue pour notre application.
Dans le cas de la machine à aimants permanents, une analyse par éléments finis est
effectuée pour dimensionner la machine à aimants permanents et minimiser les principaux
harmoniques de la FÉM. Un modèle éléments finis 2D en magnétostatique couplé à un modèle
circuit est développé pour la prédiction des couples pulsatoires dues aux harmoniques du
convertisseur.
En ce qui concerne la machine asynchrone, Pour tenir compte des harmoniques d'espace
et évaluer leurs pertes, un modèle électromagnétique utilisant la résolution par éléments finis 2D
en magnétodynamique couplé à un modèle circuit est développé. Par ailleurs, un autre modèle
basé sur le principe de couplage éléments finis- circuit électrique est développé pour tenir compte
des harmoniques de temps du variateur, ce modèle permet d'évaluer à la fois les pertes dues aux
harmoniques de temps, mais aussi des couples pulsatoires.
Dans la phase de validation et vérification des différents calculs, nous avons utilisé l'outil
Flux2D de calcul par éléments finis qui tient compte de la rotation du rotor (pas à pas dans le
temps) et effectué certaines mesures (cas de la machine à aimants permanents). Les résultats des
calculs obtenus par les modèles développés concordent avec ceux obtenus par la méthode
temporelle (pas à pas dans le temps) et les quelques mesures dont nous disposons.
Fichier principal
Vignette du fichier
lateb_2006.pdf (7.09 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

tel-00138509 , version 1 (26-03-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00138509 , version 1

Citer

Ramdane Lateb. Modélisation des machines asynchrones et synchrones a aimants avec prise en compte des harmoniques d'espace et de temps : application à la propulsion marine par POD. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00138509⟩
952 Consultations
7908 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More