Les entraînements électriques à grande plage de vitesse sont des ensembles convertisseur machine qui se caractérisent par un couple à faible vitesse supérieur au couple à haute vitesse, comme dans le cas des applications de traction. Leur performance dépend fortement de la puissance apparente du convertisseur, des impédances de la machine et de la loi de commande utilisée. Les méthodes de conception qui séparent la conception de la machine de celle de l'onduleur et de celle de la loi de commande ne permettent pas toujours de trouver une solution adéquate. Il est donc nécessaire de réaliser une optimisation globale de tout l'ensemble convertisseur - machine - système de contrôle. Lors de l'optimisation, le nombre d'itérations pour arriver à une solution est important et le temps de calcul est un facteur à considérer. Ce travail présente des méthodes analytiques de modélisation adaptées pour l'optimisation des systèmes d'entraînement. Les méthodes se basent sur une modélisation de la machine sous la forme d'un circuit équivalent et une modélisation du convertisseur sous la forme de contraintes de fonctionnement. Elles permettent de calculer rapidement les courants, les tensions, les pertes, le couple, la commande et les performances pour les différents points de fonctionnement du cahier des charges. Ces modèles sont illustrés par des exemples de conception des systèmes de traction et d'un alternateur de voiture. Ce travail présente aussi un analyse des machines polyphasées en mode dégradé en utilisant les modèles développés. / A wide-speed-range electric drive is a system composed of a static converter and an electric motor that produce high torque at low speed and low torque at high speed, as in the case of a traction application. The performance is strongly influenced by the apparent power of the inverter, the impedances of the machine and the control law. The design methods that separate the design of the machine, the static converter and the control law do not always find an adequate solution. It is so necessary to carry a global optimization of the whole system. When optimizing the number of iterations is very important and the computation time is an important factor. This work presents analytic modeling methods suited for the optimization of drive systems. The methods are based in an equivalent circuit machine model and operating constraint model of the static converter. The methods rapidly calculate the currents, voltages, losses, torque, control law and performances of the different operating points of the system design specification. Those models are illustrated with traction system design examples and a car alternator design example. This work also presents an analysis of polyphase machines in fault modes.

Dans les avions et lanceurs, des systèmes entraînés par l’énergie hydraulique, mécanique ou pneumatique sont progressivement remplacés par des systèmes électriques pour des raisons techniques et industrielles. Cependant, ces nouveaux systèmes doivent répondre aux contraintes économiques et de poids concernant ces domaines tout en garantissant une certaine fiabilité. Dans ce contexte industriel, des topologies innovantes multi-machines multi-convertisseurs à haut niveau de fiabilité sont comparées ici à des structures plus standards toujours tolérantes aux défaillances. Ainsi, des topologies avec des machines polyphasées couplées électriquement en série ont été choisies pour ce travail de thèse. La mise en série permet la mutualisation des bras d’onduleurs, réduisant ainsi leur nombre, et augmente la résistance totale du système. La valeur crête du courant est alors réduite lors de l’apparition de certains défauts avec, comme contrepartie, une augmentation inéluctables des pertes Joule globales. Pour que le contrôle de ces machines couplées électriquement en série soit indépendant, il est mis en évidence pourquoi le nombre de phase de ces machines doit être supérieur à 3 et avec de plus une connexion électrique spéciale permutant les phases. Une nouvelle topologie brevetée est tout particulièrement étudiée et testée expérimentalement. Apres validation du concept, des stratégies de contrôle plus complexes et des reconfigurations de la commande après le défaut sont appliquées afin de juger des potentialités d’amélioration des systèmes Pour les comparaisons, des simulations et des essais expérimentaux ont été réalisés. Les critères choisis pour cette comparaison ont été la puissance de dimensionnement de l’onduleur, servant d’image de son coût et de son poids, les pertes Joule et le couple pulsatoire, tous les trois pour un fonctionnement en mode dégradé. / In airplanes and launch vehicles, hydraulics, mechanical and pneumatic systems are progressively being replaced by electric systems for technical and industrial reasons. However, these new electric systems have to take into account the economical and weight reliability constraints of the aeronautics industry, ensuring the required reliability. Therefore, novel high reliability multi-machine and multi-converter topologies are compared to standard structures looking forward to find solutions that can be industrially implemented. Then, series-coupled machine topologies were chosen for this work. The series-coupling mutualizes the inverter legs, reducing their number, and increases the total electrical resistance of the system. As a consequence, the peak-current after the occurrence of certain faults is reduced, but the total copper losses are higher. In order to independently control the series-coupled machines, it is highlighted the reason why the number of phases must be higher than 3 and with a special electric coupling that permutes the machine’s phases. A new patented topology is deeply analyzed with experimental tests. After a validation of the studied system, more complex control strategies and control reconfiguration after a fault are also implemented in order to evaluate the potential improvements on the system performance in degraded mode. Simulation and experimental results were used on this study. For this analysis the dimensioning power of the inverter, the copper losses and the torque ripple, all of them in degraded mode, are the compared criterions.

Une étude structurale et cartographique (1/20000) montre que l'axe Nord-sud tunisien, dans sa partie centrale (chaînons du Sidi Khalif - Faïd - Bou-Zer) est constitué de trois ensembles juxtaposés: la bande frontale orientale, le chapelet des noyaux centraux, et l'enveloppe occidentale. La charpente ante alpine de ces trois unités est constituée de blocs basculés limités par des failles transverses aux chaînons et répartis en trois générations : Les deux premières générations procèdent d'une distension générale subméridienne (Jurassique à Coniacien) relayée ou masquée momentanément (Tithonique à Aptien) et localement par une distension E-W. On attribue la distension subméridienne à l'effondrement de la paléomarge saharienne et la distension E-W à l'activité d'un axe diapirique préfigurant l'actuel axe Nord-Sud. A partir du Santonien, une troisième génération de blocs basculés témoigne d'une distension régionale NE-SW. les blocs basculés et leurs enveloppes successives, ainsi que toutes les failles qui leur sont associées (regroupées en trois grandes familles N 170 et N 20, N 45 et N 120, N 80) ont par la suite enregistré les effets de plusieurs phases compressives: - la première (fin Eocène-Oligocène), de direction globalement E-W, donne naissance à un vase demi anticlinal coffré subméridien, ouvert et chevauchant vers l'Est des séries peu épaisses, elles-mêmes plissées et écaillées. - Plusieurs phases de directions N 115-120 se succèdent ensuite du Miocène au Quaternaire ancien. Elles reprennent les structures préexistantes et les orientent localement dans la direction SW-NE - la dernière, subactuelle, de direction N-S, déforme les plis antérieurs en plis coniques et remobilise tous les accidents cassants. Enfin, à l'extrémité méridionale de ce segment de l'axe Nord-Sud, le diapir du Rhéouis occupe le centre d'un noeud tectonique situé à l'intersection de trois linéaments du socle tunisien.

Les entraînements électriques polyphasés ont acquis une importance particulière ces derniers temps pour leur utilisation dans des applications où la fiabilité présente un intérêt pour des raisons économiques et de sécurité. Cette thèse se centre sur le développement de techniques de commande en mode instantané pour contrôler de manière optimale les machines polyphasées, en analysant leur tolérance dans différentes conditions de fonctionnement, telles que lors de l’atteinte de limites électriques (limites de tension, de courant et de niveau maximum de magnétisation) ou de défauts de type phase ouverte. Tout d’abord, la technique DTC est proposée pour gérer le cas de défaut de type phase ouverte dans la machine polyphasée. Une comparaison de la tolérance à la défaillance des commandes de type DTC par rapport à d’autres techniques de commande est réalisée, permettant une conclusion sur les forces et les faiblesses des méthodes analysées. Enfin, un contrôleur de courant optimal est développé utilisant des techniques MPC permettant une utilisation optimale de la capacité de couple du système en cas de limitations électriques. Des résultats de simulation et des validations expérimentales sont effectués pour corroborer les approches initiales, en utilisant des cas particuliers d’entraînements pentaphasés commandés avec différents sous-espaces de commande dans le domaine fréquentiel. / Multiphase drives have gained special relevance in recent times for their use in applications where reliability is of interest for economical and safety reasons. This Thesis focuses on the development of direct control techniques to optimally control multiphase machines, analyzing their tolerance to different limit operating conditions, such as electrical constraints (voltage, current and magnetization level limits) or failure situations such as an open-phase fault. First, the DTC technique is proposed to manage the open-phase fault operation of the multiphase machine. A comparison of the fault-tolerant capability of DTC with other control techniques is carried out, to conclude the strengths and weaknesses of the analyzed methods facing this limit operation. Finally, an optimal current controller is developed using MPC techniques that allows the optimal utilization of the system’s torque capability under electrical limitations. Simulation results and experimental validations are obtained to corroborate the initial approaches, through the use of particular cases of five-phase drives controlled using different frequency-domain control subspaces.

Ce travail intéresse la zone des Brèches de Tarentaise, ainsi que la klippe des Schistes lustrés du Mont Jovet, dans la région de Moûtiers (Alpes occidentales françaises du Nord). Il repose sur l'utilisation simultanée de trois méthodes d'étude: l'analyse géométrique des structures,l'analyse quantitative de la déformation et la modélisation expérimentale. 1- analyse géométrique des structures A l'échelle de la carte géologique à 1/25.000, on montre que: - d'une part la"zone des Brèches de Tarentaise", dans la région de Moûtiers, appartient à un couloir de fracturation, tardif par rapport aux structures plicatives générales polyphasées. Ainsi le découpage paléogéographique ne peut en aucun cas être superposable au compartimentage tectonique actuel ; - d'autre part, la klippe des schistes lustrés du Mont Jovet, ainsi que son coussinet gypseux de base, sont conservés à I'intérieur d'une zone effondrée, orientée sensiblement N-NE - S-SW et faite de plusieurs blocs juxtaposés. A l'échelle des méso et des micro-structures: - l'analyse des stries (par la méthode des dièdres droits) essentiellement développées sur les failles des niveaux gréseux du Carbonifère de la zone houillère briançonnaise, autochtone relatif de la klippe du Jovet, révèle des diagrammes en raccourcissement par décrochement. La direction de contraction s'avère sub-horizontale et proche de N 120° Est. On notera que le sens de mouvement des failles de la région de Moûtiers est compatible avec cette direction ; - l'analyse des figures d'interférence de plis, dans les deux régions, met en évidence trois phases de plissements synschisteux et le caractère progressif de la déformation en regime de cisaillement, de la phase (2) à la phase (3). Des plis en fourreau peuvent s'individualiser au çours de la phase (2). 2 - L'analyse quantitative de la déformation. Dans le flysch de la zone des Brèches de Tarentaise de la region de Moûtiers, l'étude de la croissance des fibres développées dans les fractures d'extension pendant ou juste après la déformation synschisteuse (2 et 3), indique un taux d'extension variant entre 40 et 45% selon la direction N 30°. Dans les schistes verts et violets du Permien de la même zone, l'ellipsoïde de déformation correspondant à la phase (2), est allongé en forme de cigare selon la direction XZ, parallèlement aux axes de plis P2, et la déformation est de type constrictif. Par la méthode de Fry on obtient les rapports suivants, pour cet éllipsolde : X/Z = 9,8 et Y/Z = 1,5. 3°/ La modélisation analogigue. Les essais réalisés en régime de cisaillement simple global, et en regime de cisaillement pur, confirment les processus de la déformation progressive et la formation des plis actifs.