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京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(法学) / 甲第24368号 / 法博第291号 / 新制||法||179(附属図書館) / 京都大学大学院法学研究科法政理論専攻 / (主査)教授 愛知 靖之, 教授 川濵 昇, 教授 和久井 理子 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Laws / Kyoto University / DGAM

The hardware validation of a novel average-value model (AVM) for the simulation of a synchronous-generator/controlled rectifier system is presented herein. The generator is characterized using genetic algorithm techniques to fit standstill frequency response (SSFR) measurements to q and d-axis equivalent circuits representing the generator in the rotor reference frame. The generator parameters form the basis of a detailed model of the system, from which algebraic functions defining the parametric AVM are derived. The average-value model is compared to the physical system for a variety of loading and operating conditions including step load change, change in delay angle, and external closed-loop control, validating the model accuracy for steady-state and transient operation.

Le travail de recherche présenté dans ce mémoire concerne le développement de capteurs logiciels de position pour la commande de la machine synchrone à aimants permanents. La commande vectorielle de la MSAP nécessite une connaissance précise de la position rotorique. Traditionnellement, cette position est obtenue à partir de l’utilisation d’un capteur mécanique.Depuis des années, l’attention de la communauté scientifique s’est portée sur la limitation du nombre de capteurs vu que leur présence, non seulement augmente le coût et la complexité matérielle totale, mais aussi réduit sa fiabilité avec une sensibilité additionnelle aux perturbations extérieures. Dans une première partie, nous présentons plusieurs types de capteurs logiciels deposition pour la MSAP. En fonction du régime de fonctionnement de la machine, nous proposons le capteur, selon nous, le mieux adapté pour une application automobile. Ce capteur est basé sur le couplage intelligent entre un observateur et un capteur logiciel basé sur la technique d’injection de signaux. Dans une deuxième partie, nous proposons une méthode simple et rapidepermettant l’estimation de la résistance et des inductances statoriques à l’arrêt. La méthode proposée, basée sur la technique d’injection de signaux de haute fréquence, exploite la mise en oeuvre des filtres à variable d’état afin d’obtenir un modèle linéaire par rapport aux paramètres. La combinaison de l’identification à l’arrêt et du capteur logiciel permet une bonne estimationde la position de la MSAP sur une large plage de vitesse y compris les basses vitesses et à l’arrêt. Nous abordons également certains aspects de commande de robustesse vis-à-vis de l’ensemble des paramètres incertains de la machine, mais ce de manière plus prospective. / This thesis focuses on the development of soft sensors for position control of the permanent magnet synchronous machine. Vector control of PMSM requires accurate knowledge of the rotor position. Traditionally, this position can be obtained from a mechanical sensor. Many years ago, the attention of the scientific community has focused on reducing the number of sensorsbecause their presence not only increases the cost and the total hardware complexity, but also reduces its reliability with an additional sensitivity to external disturbances. As a first step, we present several known types of soft sensors for PMSM. We present the complete design of a soft sensor for speed measurement of permanent magnet synchronous motor. The rotor speedand position can be estimated in a wide speed range even at low speed and standstill. We introduce two soft sensors operating in two different ranges of speed. Secondly, a simple method based on high frequency signal injection and exploiting the implementation of state variable filters to obtain a linear model with respect to the parameters is presented. Thus, a simplifiedprocedure of identification based on a least squares algorithm can be used. In an automotive application, the PMSM parameters can change due to temperature variation and aging of the material. Therefore, the coupling of the hybrid soft sensor and the simplified pocedure of identification provides a good estimate of the PMSM position over a wide speed range including standstill. We also consider a new approach to the robust control of the PMSM, but just as a newtrack for further investigations.

Notion faisant l’objet de nombreuses occurrences dans les textes des différents ordres juridiques, le développement durable est difficilement saisissable en droit. Son sens même est hétérogène. D’une part, ce terme peut se référer à la recherche d’une finalité de solidarité mettant l’accent sur les droits des générations futures, et par conséquent, sur la protection de l’environnement en tant que patrimoine commun. D’autre part, le développement durable est aussi défini comme un objectif de conciliation dans le cadre duquel l’exigence environnementale doit s’articuler avec d’autres piliers relatifs au développement économique et au progrès social. Le droit résultant de l’organisation institutionnelle territoriale n’échappe pas au problème de l’appréhension et de la définition de cette notion à contenu variable, qu’il s’agisse de l’encadrement l’action administrative, ou de la réforme des collectivités et de leurs groupements.Pour autant, le développement durable est incontestablement en voie de consolidation juridique, tant sur le plan de sa finalité que sur le plan de la méthode pour y parvenir. À ce propos, on peut relever le renforcement du principe de responsabilité environnementale ou l’émergence d’un principe de non-régression de la protection de l’environnement.Les différents principes relatifs au développement durable ont une influence certaine sur le fonctionnement même des collectivités territoriales. La démocratie environnementale est significative d’une certaine autonomisation juridique de la démocratie par rapport au concept classique de la représentation. Réciproquement, les mutations relatives à la recompositionterritoriale posent la question de leurs influences sur les politiques publiques promouvant cette notion-clé de la Charte de l’environnement. / Despite its numerous uses in many juridical orders : sustainable development has differents meanings. On one hand, it means that the environment needs to be protected in order to guarantee rights of future generations. On the other hand, sustainable development is equally defined as the conciliation between environmental policies, economical development and social progress. Territorial restructuring drafts are confronted at this polysemous concept.In spite of this difficulty, sustainable development is consolidated by french public law in his finality as far as its means. About that, standstill principle and environmental responsability enhance this theory.Other principles contibute to sustainable development realization. Environmental democracy takes an independence compared to the classical reprensentative democracy’s concept. In reciprocity, territorial restructuring keeps an influence on public policies about this constitutionnalized notion since the 2005’s Environnemental Carta.

Grace à leur forte densité de puissance et leur facilité de commande, les machines synchrones à aimants permanents (MSAP) sont fréquemment utilisées pour motoriser les actionneurs aéronautiques. Afin de pouvoir assurer le pilotage de ces moteurs, une information précise sur la position du rotor est nécessaire. Des capteurs de position sont utilisés pour mesurer la position et calculer la vitesse du rotor. Les inconvénients inhérents à l'utilisation de ces capteurs sont la diminution de la fiabilité du système et l'augmentation du poids, du volume, et du coût total du celui-ci. Dans ce travail, nous présentons une commande ne nécessitant pas le capteur de position à l'aide d'algorithmes d'estimation des variables mécaniques uniquement à partir de la mesure des courants statoriques. Après avoir abordé les méthodes de commande sans capteur adaptées aux hautes vitesses et basées sur l'estimation de la force électromotrice, nous établissons un état de l'art des méthodes de contrôle à basses vitesses basées sur la saillance du rotor. Une nouvelle méthode de commande sans capteur en basses vitesses et à l'arrêt, indépendante des paramètres du moteur et très simple à implanter est ensuite proposée et validée en simulation (sur un modèle de MSAP prenant en compte les effets de saturation) puis sur banc d'essais. Une étude analytique sur la convergence de l'algorithme et sa robustesse est également réalisée. Enfin, un processus d'initialisation ainsi qu'une méthode de transition sans à-coups entre les méthodes basses et hautes vitesses sont proposées et validées par simulation et expérimentation / For their high power density and ease of control, permanent magnet synchronous motors (PMSM) are widely used in more electric aircraft. In order to control PMSMs, precise information on the rotor position is required. This information is provided by position sensors which have inherent drawbacks despite their good precision: these sensors decrease reliability and increase weight, volume, and cost of the whole system. In this thesis, we present a mechanical sensorless control method by estimating the rotor speed and position only from the phase currents measurements. Sensorless control methods suitable for high speeds and based on back-EMF estimation are first discussed. Then, a state of the art in sensorless methods for low speeds operations is presented. A new sensorless control, independent from the motor parameters, is presented for operating at low speeds and standstill. Both simulations (on a PMSM model taking into account the saturation phenomenon) and experimental results show the effectiveness of this model-independent method. A convergence analysis and a robustness study of the proposed algorithm are also made. Finally, an initialization process and a method for smooth transition between low and high speeds methods are proposed and validated on an experimental test-bench

After decades of routine operation, the hydropower industry faces new challenges. Large-scale integration of other renewable sources of generation in the power system accentuates the role of hydropower as a regulating resource. At the same time, an extensive reinvestment programme has commenced where many old components and apparatus are being refurbished or replaced. Introduction of new technical solutions in existing power plants requires good systems knowledge and careful consideration. Important tools for research, development and analysis are suitable mathematical models, numerical simulation methods and laboratory equipment. This doctoral thesis is devoted to studies of the electromechanical interaction between hydropower units and the power system. The work encompasses development of mathematical models, empirical methods for system identification, as well as numerical and experimental studies of hydropower generator and power system interaction. Two generator modelling approaches are explored: one based on electromagnetic field theory and the finite element method, and one based on equivalent electric circuits. The finite element model is adapted for single-machine infinite-bus simulations by the addition of a network equivalent, a mechanical equation and a voltage regulator. Transient simulations using both finite element and equivalent circuit models indicate that the finite element model typically overestimates the synchronising and damping properties of the machine. Identification of model parameters is performed both numerically and experimentally. A complete set of equivalent circuit parameters is identified through finite element simulation of standard empirical test methods. Another machine model is identified experimentally through frequency response analysis. An extension to the well-known standstill frequency response (SSFR) test is explored, which involves measurement and analysis of damper winding quantities. The test is found to produce models that are suitable for transient power system analysis. Both experimental and numerical studies show that low resistance of the damper winding interpole connections are vital to achieve high attenuation of rotor angle oscillations. Hydropower generator and power system interaction is also studied experimentally during a full-scale startup test of the Nordic power system, where multiple synchronised data acquisition devices are used for measurement of both electrical and mechanical quantities. Observation of a subsynchronous power oscillation leads to an investigation of the torsional stability of hydropower units. In accordance with previous studies, hydropower units are found to be mechanically resilient to subsynchronous power oscillations. However, like any other generating unit, they are dependent on sufficient electrical and mechanical damping. Two experimentally obtained hydraulic damping coefficients for a large Francis turbine runner are presented in the thesis.