Contribution to Rotor Position and Speed Estimation for Synchronous Machine Drive Using High Frequency Voltage Injection : Application to EV/HEV Powertrains

Contribution à l’estimation de position des machines synchrones par injection des signaux à haute fréquence : Application à la propulsion des véhicules électriques/hybrides Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la chaire Renault/Centrale Nantes sur l’amélioration des performances des véhicules électriques (EV/HEV). Elle est dédiée à la problématique de l’estimation de la position/vitesse des moteurs synchrones à aimants permanents (MSAP) sans capteur mécanique, en utilisant les techniques d’injection de signaux haute fréquence (HF) sur toute la plage de vitesse des MSAP. Dans ce cadre, plusieurs contributions ont été proposées dans les parties de démodulation/traitement du signal et d’algorithmes de poursuite des techniques d’injection HF, afin d’améliorer l’estimation de la position/vitesse des MSAP par rapport aux méthodes existantes. Dans la partie démodulation/traitement du signal des techniques d’injection HF, les contributions ont consisté à proposer des solutions originales permettant de réduire les effets de filtrage dans la chaine d’estimation et de rendre cette dernière indépendante des paramètres (électriques) de la machine. Dans la partie poursuite, les contributions portent essentiellement sur l’exploitation de la fonction signe de l’erreur de position (à la place de l’erreur de position) comme information de mesure, pour estimer la position, la vitesse et l’accélération des MSAP sans capteurs mécaniques avec des observateurs par modes glissants d’ordre 1 (classiques, étapes par étapes et adaptatifs). Les contributions proposées dans les deux parties ont pour avantages d’une part, de robustifier la chaine d’estimation en la rendant indépendante des paramètres électriques et mécaniques. Et d’autre part, d’améliorer la précision et les performances de la chaine d’estimation, et par conséquent du contrôle des MSAP sans capteurs mécaniques, dans les phases transitoires et en régimes permanents avec une méthode de réglage aisée. Les méthodes d’estimation développées ont été testées en simulation et en expérimentation sur un banc d’essai de machines électriques. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence les performances de ces méthodes en terme de suivi de trajectoire et de robustesse sur toute la plage de fonctionnement des MSAP sans capteurs mécaniques.