ETUDE DES DEFAUTS DANS LES ASSOCIATIONS ONDULEUR - MACHINE ASYNCHRONE. EXEMPLE D'UNE CHAINE DE TRACTION

Developments of power electronics semÏ-conductor switches has enabled the application of voltage source inverter induction mot or drives to railway traction. In order to ensure reliable and safe operations, a systematic study of drive fault modes is required. Particular attention is paid to the induction motor because it passes on the fault to the mechanical transmission, which is a vital element for safe operations. Hence, 3 phase short-circuits of a traction motor are studied by the finite element method. The results are noticeable : oversaturation of leakage flux path, CUITent displacement in the rotor cage, level of rotor bars stresses comparable with the centrifugaI force value. This study is achieved by the definition of an improved equivalent circuit usable for large transient operations modeling and the presentation of an extremely simplified analytical formulation of three phase short-circuits in order to make easier physical interpretations. At last, a systematic study of voltage source inverter faults is carried out on the base of a drive vector mode!. At each step of the study, experimental validation procedures are proposed. This study points out the relations between the motor electromagnetic state and the fault conditionsLes développements des composants de l'électronique de puissance ont permis l'utilisation des associations onduleur de tension - machine asynchrone pour la traction ferroviaire et de ce fait un gain de performances important. Afin que l'accroissement des performances ne se fasse pas au détriment de la sécurité et de la fiabilité, une étude s'avère indispensable pour maîtriser les conséquences des éventuelles défaillances. L'accent est particulièrement mis sur la machine asynchrone car, assurant la conversion électromécanique, elle répercute le défaut vers la transmission mécanique, élément vital pour la sécurité. Ainsi, une étude par la méthode des éléments finis des courts-circuits triphasés d'un moteur de traction ferroviaire est menée. Elle conduit à des résultats remarquables: sursaturation du parcours des flux de fuite, déplacement de courant dans les barres, contraintes sur les barres de l'ordre de grandeur de la force centrifuge. Cette étude aboutit à la définition d'un schéma équivalent fin du moteur pour l'étude des régimes transitoires de grande amplitude et d'une formulation analytique extrêmement simple du court-:circuit triphasée faciliter l'interprétation physique. Enfin, une étude systématique des défauts de court-circuit des thyristors GTO de l'onduleur de tension est menée sur la base de la modélisation vectorielle de l'association, effectuant le lien entre l'état électromagnétique de la machine et les conditions du défaut. A chaque étape de l'étude, des procédures de validation expérimentale sont proposées. Finalement, de nombreuses avancées vers l'étude quantitative des régimes de défaut des associations onduleur de tension - machine asynchrone sont présentées dans ce mémoire