An Efficient Approach for Electromagnetic Transient Modeling of Electric Vehicle Power System

Cette thèse propose une représentation basée sur des circuits pour les études au niveau du système des systèmes d’entraînement électrique et de leurs systèmes électriques environnants, représentant le système de puissance d’un véhicule électrique. Le principal défi dans le développement de ce modèle réside dans la modélisation précise et efficace de la machine électrique. Pour y répondre, une approche basée sur des circuits est utilisée pour développer les modèles transitoires électromagnétiques (EMT) de la machine électrique. Ces modèles sont constitués de circuits équivalents magnétiques, électriques et mécaniques interconnectés. Divers circuits magnétiques sont proposés afin de développer un modèle EMT approprié de la machine électrique pour différents types d’études transitoires. Dans cette thèse, une machine à réluctance variable (SRM) et son système d’entraînement sont utilisés comme étude de cas. Tous les modèles utilisent une approche sans maillage afin de prendre en compte la rotation de la machine de manière efficace sur le plan computationnel, ce qui est adapté aux simulations transitoires. Tous les modèles proposés sont intégrés de manière transparente avec le circuit externe par une solution simultanée. Les modèles sont implémentés dans un solveur EMT développé en langage Julia, où le système matriciel du réseau est construit selon l’analyse nodale augmentée modifiée (MANA) et résolu à l’aide du solveur KLU. Pour les études transitoires portant sur les phénomènes internes à la machine ou visant à étudier son comportement interne détaillé et local, un modèle distribué basé sur des circuits est proposé. Dans ce modèle, les circuits magnétiques du stator et du rotor sont construits selon une approche basée sur un maillage, la précision du modèle dépendant du nombre de divisions du maillage. La comparaison entre les performances de ce modèle et un modèle basé sur les éléments finis montre que le modèle proposé atteint non seulement une bonne précision, mais offre également une charge computationnelle réduite. Le modèle distribué basé sur des circuits est intégré de manière transparente dans le système d’entraînement pour étudier les défauts internes de la machine. De plus, ce modèle est intégré dans une étude de cas représentant le système de puissance d’un véhicule électrique. L’impact des défauts du système de batterie sur le comportement transitoire de l’ensemble du système et sur le comportement magnétique interne de la machine est analysé.