Note ABES Contribution au développement d'une méthodologie non intrusive de diagnostic de défauts électriques de machines synchrones à aimants permanents polyphasées utilisées en éolien offshore Contribution to the development of a non-intrusive methodology to diagnose electrical faults in multiphase permanent-magnet synchronous machines used in offshore wind turbines Machines synchrones à aimants permanents polyphasées Détection de défauts non intrusive Défauts électriques Court-Circuit entre spires Chaîne de conversion de puissance pour l'éolien offshore Validation expérimentale Multiphase permanent-Magnet synchronous machines Non-Intrusive fault detection Electrical faults Inter-Turn short circuit Offshore wind power conversion system Experimental validation Générateurs électriques Défauts électriques -- Localisation Énergie éolienne en mer Énergie -- Conversion directe Courts-circuits Convertisseurs électriques Avec la croissance de la demande en énergie électrique et la nécessité de décarboner sa production, l'intérêt porté aux énergies renouvelables, et plus précisément à l'énergie éolienne, est de plus en plus accru. L'éolien offshore admet, quant à lui, maints avantages : le vent est davantage stable et fort en mer, la montée en puissance est plus facile qu'en onshore, etc. Toutefois, l'accès aux parcs en mer est difficile et les interventions sur site et les opérations de maintenance sont onéreuses. En développant des outils de diagnostic précoce de défauts, il est possible d'avoir de meilleures connaissances de l'état de santé des éoliennes et de passer ainsi d'une maintenance corrective et systématique à une maintenance conditionnelle et prédictive, ce qui réduirait ses coûts.L'objectif de ce travail est de développer une méthodologie non intrusive de diagnostic de défauts électriques d'une chaîne de conversion de puissance à génératrice synchrone à aimants permanents polyphasée, présente dans les dernières générations d'éoliennes offshore. Pour ce faire, des indicateurs de défauts, basés sur les mesures déjà disponibles et les degrés de liberté supplémentaires dont disposent certains systèmes polyphasés, sont définis dans un premier temps et calculés en présence de plusieurs types de défauts électriques : augmentation de la résistance d'une phase, court-circuit entre spires, court-circuit phase-phase et court-circuit phase-terre. D'autres composantes sont examinées dans un second temps en vue d'une classification des défauts électriques. Plusieurs points de fonctionnement et sévérités de défauts sont considérés. Ces dernières ont été choisies pour représenter des défauts naissants, ce qui permet d'éviter tout potentiel effet local destructeur et d'analyser la sensibilité des indicateurs développés. Une bonne concordance est montrée entre les simulations réalisées sous MATLAB/Simulink et les essais expérimentaux réalisés sur le 'banc ENR', un banc d'essai installé à EDF R&D Lab Paris-Saclay, d'une puissance de 55 kW et qui représente à une échelle réduite le type de chaînes de conversion de puissance étudié. With the growth in demand for electrical energy and the need to decarbonize its production, interest in renewable energies, and more specifically wind energy, has been increasing. Offshore wind energy has several advantages: the wind is more stable and stronger at sea, the increase in power is easier than with onshore production, etc. However, access to offshore wind farms is difficult and interventions and maintenance operations are costly. By developping early fault diagnosis tools, it is possible to have a better knowledge of the health state of wind turbines and to make the maintenance operations more condition-based and predictive, rather than corrective and systematic, which reduces their costs.The scope of this work is to develop a non-intrusive approach to diagnose electrical faults of a power conversion system with a mutliphase permanent-magnet synchronous generator, found in the latest offshore wind turbines. To do so, fault indicators, based on the already measured quantities and the degrees of freedom available to some multiphase machines, are firstly defined and calculated with the occurrence of different types of electrical faults: high-resistance connection, inter-turn short circuit, phase-to-phase short circuit, and phase-to-ground short circuit. Secondly, other components are examined with the aim of classifying the aforementioned faults. Several operating points and fault severities have been considered. These latter have been chosen to represent the faults at an incipient stage, which allows us to avoid any potentially destructive local effect and to analyse the sensitivity of the developped indicators. The comparison between simulation and experimental results shows a good agreement. The simulations have been conducted with MATLAB/Simulink and the experiments have been realised on a 55-kW test bench, which is installed at EDF R&D Lab Paris-Saclay and represents at a reduced scale the studied power conversion system. Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 9422157 https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/EDENGSYS/2024/2024ULILN007.pdf https://theses.hal.science/tel-04695171 https://theses.hal.science/tel-04695171 https://theses.fr/2024ULILN007/abes https://theses.hal.science/tel-04695171 https://theses.hal.science/tel-04695171 https://theses.hal.science/tel-04695171 El Hajj Anthony El Hajj 1996-06-20 LB 280197349 https://theses.fr/2024ULILN007 2024ULILN007 https://doi.org/10.70675/b172be7dzda7az4bf6z865bz269d8e2c26c0 2024-02-02 Génie électrique Université de Lille (2022-....) 259265152 Doctorat Docteur es non oui Tounzi Abdelmounaïm MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 136806910 Semail Éric MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 035567805 Lin-Shi Xuefang MADS_PRESIDENT_DU_JURY 144973847 Betin Franck MADS_RAPPORTEUR_1 117803898 Benbouzid Mohamed MADS_RAPPORTEUR_2 150139853 École graduée Sciences de l’ingénierie et des systèmes (Lille ; 2021-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 25860221X Laboratoire d'électrotechnique et d'électronique de puissance (L2EP) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 13338 067103510 ddc:620 Tounzi Abdelmounaïm Semail Éric Lin-Shi Xuefang Betin Franck Benbouzid Mohamed École doctorale Sciences de l’ingénierie et des systèmes (Lille ; 2021-....) Laboratoire d'électrotechnique et d'électronique de puissance (L2EP) PDF 9422157