Soutenance de thèse de Yiyu LAI

Composition du jury :

M. Alejandro Gómez YEPES, de l'APET, de l' Universidade de Vigo, Rapporteur

M. Ngac Ky NGUYEN, du L2EP, de l' ENSAM, de Lille, Rapporteur

Mme Florence OSSART, du GeePs, de la Sorbonne Université, Examinatrice 

M. Jean-Frédéric CHARPENTIER, de l'IRENav, de l' École navale, Examinateur

M. Jean-Yves GAUTHIER du laboratoire Ampère, de l'INSA, de Lyon, Examinateur

 

 

Mots clés : Machine multi-triphasé, machine synchrone à aimant permanent, nœud énergétique, éolien, énergie renouvelable

 

 

Résumé :

Avec l'augmentation de la production d'énergie renouvelable dont la production est fluctuante, les systèmes de stockage d'énergie deviennent encore plus nécessaires pour assurer l'équilibre entre offre et demande. Dans le cas d'un système de production d'énergie éolienne, l'émergence des machines multi-triphasées offre de nouvelles possibilités pour l'intégration des systèmes de stockage. Une machine multi-triphasée possède naturellement plusieurs ports électriques pour se connecter à la fois au réseau électrique et au stockage, et sa capacité de gestion du flux de puissance à haute vitesse est déjà démontrée dans la littérature. Ce travail se concentre sur l'application de nœud énergétique des machines électriques multi-triphasées en prenant l'exemple d'une machine synchrone à aimant permanent et de quatre types d'enroulements segmentés : multi-secteur, décalage symétrique, décalage asymétrique et hautement couplé. Les résultats du modèle montrent que la capacité de partage de puissance est liée au coefficient de couplage : un couplage magnétique plus élevé entre les enroulements entraîne un flux de puissance maximal plus élevée. De plus, un enroulement fortement couplé permet également la gestion du flux de puissance à vitesse nulle. Deux nouvelles méthodes de gestion du flux de puissance sont proposées pour les machines fortement couplées à vitesse nulle. Il s'agit respectivement du contrôle MLI à basse fréquence et du contrôle de décalage de tension carrée à haute fréquence. L'efficacité des deux méthodes est prouvée à la fois par le modèle et par l'expérience.

 

Keywords : Multi-three-phase machine, permanent magnet synchronous machine, power-sharing, energy router, wind turbine, renewable energy

Abstract : 

With the increase of renewable energy production, whose output is fluctuating, energy storage systems become even more necessary to ensure the balance between supply and demand. In the case of wind power generation system, the emergence of multi-three-phase machines gives new possibilities for storage system integration. A multi-three-phase machine naturally has multiple electrical ports to connect both the power grid and the storage, and its ability of power flow management (power-sharing) at high speed is already demonstrated in the literature. This work focuses on the power-sharing application of multi-three-phase electric machines by taking the example of a permanent magnet synchronous machine and four types of segmented windings: multi-sector, symmetrical phase shifted, asymmetrical phase shifted and highly coupled. The model results show that the power-sharing capacity is related to the coupling coefficient. Higher magnetic coupling between winding sets results in higher maximum shared power. In addition, a highly coupled winding also enables power-sharing at zero speed, because the machine can be considered as a three-phase transformer in this case. Two novel power-sharing methods are proposed for highly coupled machine at zero speed. They are low frequency PWM control and the high frequency square voltage shift control, respectively. The effectiveness of both methods is proven by both model and experimental results.