Sujet de thèse
MINIMISATION DES PERTES SUPPLEMENTAIRES ET DES VIBRATIONS D’ORIGINE MAGNETIQUE SUR UNE MACHINE ASYNCHRONE ALIMENTEE PAR UN CONVERTISSEUR MLI – IMPACT DU VRILLAGE DU ROTOR
(Acronyme : MiCi)

ENCADRANTS :
MICHEL HECQUET & VINCENT LANFRANCHI
michel.hecquet@ec-lille.fr et vincent.lanfranchi@utc.fr

1. CADRE DES TRAVAUX

Les travaux de thèse s’effectueront au L2EP (http://l2ep.univ-lille1.fr) dans les locaux de l’Ecole Centrale de Lille en collaboration avec l’Université de Technologie de Compiègne (laboratoire LEC : http://www.utc.fr/lec) et Alstom-Transport d’Ornans. Le financement de thèse envisagé correspond à un contrat doctoral avec l’Ecole Centrale de Lille.

Date prévue pour débuter cette thèse : septembre 2014.
(Projet financé par la région Nord-Pas-de-Calais, l’état et le partenaire Alstom-Transport / projet « MiCi » intégré dans MEDEE IV du pôle phare MEDEE : https://www.pole-medee.com)

2. RESUME DU PROJET

L’objectif de ces travaux concerne l’amélioration de l’efficacité énergétique des machines asynchrones à cage d’écureuil, mais aussi la diminution du bruit d’origine magnétique en relation avec la problématique environnementale. Cette thèse a l’ambition d’apporter une réponse concrète à la minimisation des pertes supplémentaires et des vibrations d’origine magnétique dues au vrillage du rotor, la machine asynchrone étant la plus exploitée dans les applications traction ferroviaire.

La mise en place du vrillage des machines asynchrones présente l’avantage d’atteindre de meilleures performances en termes de réduction de bruit ainsi qu’une minimisation des oscillations de couple. Par contre, il nécessite la maîtrise des effets induits tels que :

• la difficulté de fabrication de ces machines de forte puissance pour garantir l’angle de vrillage (rotor vrillé après réalisation du bobinage sur rotor droit),
• la présence d’efforts magnétiques axiaux supplémentaires,
• les sursaturations locales,
• les pertes supplémentaires dues aux courants inter-barres.

3. OBJECTIFS SCIENTIFIQUES

Les objectifs scientifiques concernent la problématique de la modélisation des courants inter-barres et l’optimisation multi-physiques et multi-objectifs des machines électriques. Ces aspects viennent renforcer les thèmes des équipes concernées sur les méthodologies et outils d’optimisation et sur la modélisation multi-physique. La réalisation de prototypes de faible puissance permettra de valider la démarche et d’enrichir les modèles.

Les verrous scientifiques concernent la modélisation de ces courants inter-barres et l’optimisation multi-physiques et multi-objectifs des machines électriques. Afin de traiter ce problème multi-physique, des modèles de complexité différente (analytique, à constantes localisées et éléments finis) seront exploités.

Une méthodologie d’optimisation comme le space mapping pourra être exploitée afin de trouver un bon compromis entre le temps de calcul et la précision. En ce qui concerne les aspects modulation de largeur d’impulsions, il faudra déterminer la ou les stratégies intégrant ces problématiques et permettant de trouver une solution avec une minimisation des pertes et un niveau acoustique respectant la norme en vigueur.

4. PROFIL RECHERCHE

Le candidat sera titulaire d’un Master II dans le domaine du Génie Electrique et/ou d’un titre d’ingénieur avec un profil EEA, mécatronique. Il aura des compétences en modélisation des machines électriques et en électronique de puissance. Il aura déjà exploité différents outils de simulations (ex : Matlab, Simulink, FLUX, FEMM) et aura déjà réalisé des manipulations sur un ensemble machine – convertisseurs.

Des connaissances sur les bruits et vibrations des machines électriques seront aussi appréciées.