Etude sur la tolérance aux défauts d’une machine à commutation de flux (MCF) triphasée

Modélisation thermique sur cycle de fonctionnement d’une MCF avec redondance 

Pertes fer et Joule sur cycle de fonctionnement

Dans l’application VSV, les contraintes thermiques sont très fortes, car la température ambiante est souvent très élevée. La machine conçue pour cette application doit donc satisfaire à la fois les contraintes électromagnétiques et les contraintes thermiques. Nous avons prouvé que la MRVNC ne peut pas satisfaire les contraintes thermiques de l’application VSV, elle est donc exclue pour exclue pour les études visées dans ce mémoire. Afin d’éviter le même problème, nous allons tout d’abord étudier les caractéristiques thermiques de la MCF avec redondance sur cycle de fonctionnement. Une fois que nous avons vérifié qu’elle peut satisfaire les contraintes thermiques, nous allons aborder les problèmes de fiabilité. Dans un premier temps, nous considérons qu’il n’y a pas de défauts dans la MCF. Ainsi, seules les trois phases principales fonctionnent. En se basant sur cette hypothèse, nous allons dans la suite continuer les études thermiques de la MCF 12/10 avec redondance sur cycle de fonctionnement.Comme mentionné précédemment, la MCF 12/10 avec redondance consiste en deux étoiles, l’une est principale, l’autre est redondante, dont la vue en coupe est illustrée sur la figure 4.1 (a). Sachant que les deux étoiles sont quasiment identiques, nous pouvons prendre les phases A1, B1 et C1 comme les phases principales, qui sont connectées en étoile, nommée l’étoile principale tandis que les phases A2, B2 et C2 forment l’étoile redondante. Les deux étoiles sont alimentées indépendamment par deux onduleurs de tension comme indiqué sur la figure 4.1 (b) (voir aussi la figure 2.26), dont les points neutres sont inaccessibles. En mode sain, seules les phases principales sont alimentées par un onduleur de tension. Ceci est similaire à la machine triphasée classique. Si à moment donné, un défaut apparaît dans l’étoile principale, la stratégie de commande choisie va imposer que toutes les phases de l’étoile principale seront ouvertes et les phases redondantes sont simultanément alimentées pour s’assurer la continuité du fonctionnement de la machine. 

Modélisation thermique par réseau de résistances thermiques

Après une série de calcul comme dans la partie 3.3.2 pour les MRV, les résistances thermiques sont obtenues, nous pouvons donc établir le réseau de résistances thermiques pour la MCF avec redondance. Il faut noter que les capacités thermiques ne sont pas montrées, mais celles-ci sont déjà calculées et peuvent être insérées dans le modèle de la figure 4.7, le principe est identique à celui sur la figure 3.45. Sur la figure 4.7, les différentes résistances thermiques aux différents endroits de la MCF avec redondance sont décrites dans le tableau 4.2. Les pertes dans les aimants permanents ne sont pas prises en compte, le calcul de ses résistances thermiques est donc identique à celui dans l’axe de la machine. Ceci est également utilisé pour calculer les résistances thermiques de la bobine redondante, dont les pertes Joule sont nulles. PJ1 représente les pertes Joule dans la phase principale tandis que Pfr1-Pfr8 sont les pertes fer dans le stator aussi bien que dans le rotor. Comme mentionné dans [25], afin d’augmenter la précision de calcul, il nous faut plus de résistances thermiques, c’est-à-dire qu’il faut que la discrétisation de la machine soit plus fine. Cependant, ceci va prendre plus de temps de calcul et l’avantage de la méthode analytique par rapport à l’EF 2D pourrait se perdre.