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Étude comparative de différents correcteurs pour la commande optimale avec défauts d’une machine pentaphasée

MEKRI, Fatiha; CHARPENTIER, Jean-Frederic; KESTELYN, Xavier; SEMAIL, Eric
Fonte: HERMES Publicador: HERMES
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La version éditeur de cet article est accessible à l'adresse suivante : doi:10.3166/ejee.15.377-400; The use of multiphase PM synchronous machines associated with VSI drives appears to be a very efficient solution when a high level of reliability, compactness and acoustic behaviour is required. This kind of solution is for example very useful in naval propulsion systems. The paper deals with the optimal control of a 5-phase PM machine associated with a VSI under fault conditions. This work focus on the use of such a system in normal and fault operations. The studied fault operations are open circuited phase fault conditions. Previous works have shown that, with this kind of 5-phase drive, it is possible to determine optimal currents references which maximize the torque density and reduce the torque pulsations of the machine when one or two phases are open circuited. In this fault case, classical linear controllers (as PID for example) cannot provide a correct tracking of these optimal reference currents because they have a highly dynamical behavior. Using this optimal reference current generation, we propose in this paper to compare classical PID controllers with fixed band and adaptive band hysteresis controllers. This comparison is done using Matlab/Simulink simulation in the case of a 5 phase surface mounted permanent magnet machine in normal and open-circuited fault operations. Study results show that adaptive band hysteresis control allows a good tracking of these unconventional reference currents with a fixed switching frequency for the VSI. In this case of adaptive s band hysteresis control appears to be particularly efficient.

Procédé de commande d'un moteur électrique à 3 phases alimentée indépendamment; Système d’entrainement rotatif, procédé de commande d’un onduleur et programme d’ordinateur associé

BRUYERE, Antoine; KESTELYN, Xavier; MEINGUET, Fabien; SANDULESCU, Paul; SEMAIL, Eric
Fonte: VALEO SYSTEMES DE CONTROLE MOTEUR Publicador: VALEO SYSTEMES DE CONTROLE MOTEUR
FR
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Le système d’entraînement rotatif comporte : - une source de tension continue (102) ; - un moteur électrique (104) présentant un axe de rotation (A), et comportant des phases indépendantes (a, b, c) présentant des directions autour de 5 l’axe de rotation (A) ; - un onduleur (106) destiné à connecter chaque phase (a, b, c) à la source de tension continue (102) ; et - un dispositif de commande (110) destiné à fournir une commande à l’onduleur (106). Le dispositif de commande (110) comporte : - des moyens (118) de sélection de 10 formule, destinés à sélectionner une formule parmi des formules prédéterminées, chaque formule prédéterminée étant destinée à calculer soit une consigne de tension homopolaire, soit une consigne de courant homopolaire ; - des moyens (124) de détermination de consigne, destinés à appliquer la formule sélectionnée pour déterminer, suivant la formule sélectionnée, soit une consigne de tension homopolaire, 15 soit une consigne de courant homopolaire, et - des moyens (126) de détermination de commande, destinés à déterminer la commande de l’onduleur (106) à partir de la consigne déterminée.; Projet SOFRACI/FUI

Fault Tolerant Multiphase Electrical Drives: The Impact of Design

SEMAIL, Eric; KESTELYN, Xavier; LOCMENT, Fabrice
Fonte: EDP Sciences Publicador: EDP Sciences
EN
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La version editeur de cet article est disponible à l'adresse suivante : http://journals.cambridge.org/action//displayFulltext?type=1&fid=8024174&jid=JAP&volumeId=43&issueId=02&aid=8024172&bodyId=&membershipNumber=&societyETOCSession=; This paper deals with fault tolerant multiphase electrical drives. The quality of the torque of a vector-controlled Permanent Magnet (PM) Synchronous Machine supplied by a multi-leg Voltage Source Inverter (VSI) is examined in normal operation and when one or two phases are open-circuited. It is then deduced that a seven-phase machine is a good compromise allowing high torque-to-volume density and easy control with smooth torque in fault operation. Experimental results confirm the predicted characteristics.

Design and Study of a Multi-phase Axial-flux machine

LOCMENT, Fabrice; SEMAIL, Eric; PIRIOU, Francis
Fonte: IEEE Publicador: IEEE
EN
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Adresse URL de l'éditeur http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=1608484&isnumber=33780 Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other users, including reprinting/ republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted components of this work in other works.; In this paper, a 7-phase Axial-flux Double-rotor Permanent Magnet Synchronous Machine is studied using analytical and Finite Element methods. This type of machine shows a higher sensitivity to the inductance harmonics and electromotive force (emf) compared with the 3-phase machines. So, the conventional analytical modeling method, in which only the first harmonic is taken into account, leads to significant errors in the determination of the control parameters, e.g. the frequency of Pulse Width Modulation Voltage Source Inverter. A multi-machine model explains the reasons for this sensitivity and a more sophisticated analytical method is used. Results are compared with those obtained by the 3-D FEM; CNRT Genie Electrique/ Region Nord Pas de Calais/FEDER/FUTURELEC 2

Procédé de fabrication d’une machine électrique tournante synchrone polyphasée, et machine correspondante

ASLAN, Bassel; SEMAIL, Eric; LEGRANGER, Jerome
Fonte: Arts et Métiers ParisTech Publicador: Arts et Métiers ParisTech
FR
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La présente invention concerne une machine électrique tournante synchrone polyphasée dont le rotor comprend des aimants permanents. Plus particulièrement l'invention concerne une machine électrique tournante pour des applications propres aux véhicules automobiles comme des alterno-démarreurs.; Projet ADEME/MHYGALE

Evolution des systèmes de propulsions électriques des navires

SEMAIL, Eric
Fonte: Arts et Métiers ParisTech Publicador: Arts et Métiers ParisTech
FR
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Eléments sur l'évolution de propulsion électrique des navires

Selección de indicadores de sostenibilidad para el diseño preliminar de edificios de oficinas desde el punto de vista energético

VELÁZQUEZ ROMO, Ernesto Efrén; NADEAU, Jean-Pierre
Fonte: Arts et Métiers ParisTech Publicador: Arts et Métiers ParisTech
ES
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Pas de résumé

Optimisation multicritère en conception de système photovoltaïque pour des maisons individuelles en contexte africain

SEMASSOU, Guy-Clarence; NADEAU, Jean-Pierre; SEBASTIAN, Patrick; PAILHES, Jérôme; VIANOU, Antoine
Fonte: Centre de développement des énergies renouvelables Publicador: Centre de développement des énergies renouvelables
FR
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The present proposed work treats the energy systems, of the autonomous photovoltaic type, coupled with batteries of storage, and intended for the cover of the needs of a rural home of Benin. These appropriate energy systems were analyzed, modeled and optimized. The criteria of evaluation arise from a investigation realized in near various actors of the photovoltaic systems. These criteria are organized into a hierarchy according to the FMECA method. A method of adapted optimization was realized; she appeals to a new approach of weighting. So, we proceeded to the simultaneous minimization of ten criteria of decision. The objective multi-problem of optimization was transformed into a problem of optimization mono objective by means of the functions of desirability. The systematic scanning of the variables of conception allowed to generate a set of solutions which will be put at the disposal of the final decision-maker to direct his choices.

Dispositif de commande de deux moteurs polyphasés

MICHEL, Raymond; BEKEMANS, Marc; GUILLAUME, Michel; SEMAIL, Eric
Fonte: Arts et Métiers ParisTech Publicador: Arts et Métiers ParisTech
FR
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L'invention porte sur un dispositif de commande ou de gestion du fonctionnement de deux moteurs polyphasés et 5 leur alimentation. Le dispositif comporte deux machines électriques à 6 phases couplées en série et alimentées chacune par un onduleur de tension. Cette structure permet ,dans le cadre des applications comprenant deux moteurs devant travailler ensemble mais de façon indépendante, de garantir une tolérance aux pannes (phase ouverte, interrurpteur en court-circuit) avec un nombre réduit de composants de puissance. Ce type de structure suppose un nombre de phases supérieur à 3 pour les machines électriques.

Méthodologie de conception systémique de génératrices à aimants permanents associées avec une hélice à pas fixe : Application aux hydroliennes

DJEBARRI, Sofiane; CHARPENTIER, Jean-Frederic; SCUILLER, Franck; BENBOUZID, Mohamed
Fonte: Arts et Métiers ParisTech Publicador: Arts et Métiers ParisTech
FR
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Ce travail traite de la conception systémique de génératrices électriques à aimants permanents associées à des hélices marines. La conception systémique consiste à concevoir un composant de la chaîne de conversion tout en tenant compte des caractéristiques des autres composants du système. Cet article décrit une méthodologie de conception optimale spécifique pour les machines électriques à entraînement direct associées à une turbine marine à pas fixe. L’originalité de cette démarche met en évidence les critères et les contraintes de conception de la génératrice afin d’assurer son pilotage (écrêtage de la puissance à vitesse de courant élevée) sans recours au système d’orientation des pales. Le système d’orientation des pales et le multiplicateur mécanique de vitesse sont des composants coûteux, encombrants, source de défaillances et très exigeants en termes de maintenance. Ces inconvénients peuvent rendre ces éléments indésirables dans une chaîne d’entraînement pour hydrolienne, car la réduction de la maintenance est un facteur prédominant. Les résultats montrent que la génératrice dimensionnée selon la méthodologie proposée est capable d’être commandée sur tout un cycle de fonctionnement. Ceci permet alors l’écrêtage de la puissance uniquement par le contrôle électrique de la génératrice.; Ces travaux sont financés par la Marine Nationale et bénéficient d’un soutien de la société ECA-EN.

LISSAGE SUPERCAPACITIF DE LA PUISSANCE PRODUITE PAR UNE HYDROLIENNE CONNECTEE AU RESEAU; Power Smoothing Control of a Grid-Connected Marine Current Turbine System Using Supercapacitors

ZHOU, Zibhin; SCUILLER, Franck; CHARPENTIER, Jean-Frederic; BENBOUZID, Mohamed
Fonte: Société Hydrotechnique de France Publicador: Société Hydrotechnique de France
FR
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Les variations de la vitesse des courants marins induisent généralement de grandes fluctuations de la puissance produite par une hydrolienne. La houle est considérée comme principale source de variation à très court terme des vitesses de courants. Une stratégie MPPT conventionnelle nécessiterait dans ces conditions d’accélérer ou de décélérer fréquemment la turbine entraînant ainsi de fortes fluctuations de la puissance générée. Cet article se propose alors d’étudier le lissage de la puissance produite par une hydrolienne équipée d’une génératrice synchrone à aimants permanents à laquelle sera associé un banc de supercondensateurs. Le système sera commandé au moyen de stratégies de contrôle appropriées. Pour ce faire un algorithme de MPPT modifié associé à une stratégie de filtrage est proposé. Il utilisera plus particulièrement l’inertie du système pour atténuer les fluctuations de la puissance. Le système de stockage supercapacitif est ensuite utilisé pour lisser les fluctuations résiduelles. Des simulations sur une hydrolienne à entraînement direct de 1.5 MW connectée au réseau montrent que l’association de la stratégie de contrôle proposée à un stockage supercapacitif permet d’injecter une puissance relativement lisse au réseau en présence de perturbations liées à la houle.; Variations of marine current speed can lead to strong fluctuations in the power extracted by a marine current turbine (MCT). During short-time period...

Eléments comparatifs de plusieurs technologies de génératrices à aimants permanents a entrainement direct pour hydroliennes; Comparison of several Direct-Drive PM Generators for Tidal Turbines

DJEBARRI, Sofiane; CHARPENTIER, Jean-Frederic; SCUILLER, Franck; BENBOUZID, Mohamed
Fonte: Société Hydrotechnique de France Publicador: Société Hydrotechnique de France
FR
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85.98%
L’article présente la comparaison des dimensionnements de génératrices à entraînement direct pour des cahiers des charges d’hydroliennes. Deux types de structures magnétiques (à flux radial et à flux axial) sont étudiés. Nous considérons que ces deux structures peuvent être associées à une turbine à axe horizontal selon deux types de technologies d’intégration : POD et Rim-Driven. Dans un concept dit « Rim-Driven » la génératrice est disposée sur la périphérie des pales. Pour les technologies POD, la génératrice est logée dans une nacelle étanche placée au niveau de l’axe de l’hélice. Un point de dimensionnement nominal inspiré d’un projet d’hydrolienne préindustrielle est défini pour être utilisé, dans cette étude, pour le dimensionnement de ces génératrices. Les outils utilisés comprennent un modèle électromagnétique et un modèle thermique intégrés dans une procédure d’optimisation visant à minimiser le coût total des parties actives sous contraintes thermique et de rendement. Ces dimensionnements électromagnétiques des génératrices pour des configurations Rim-Driven et POD permettent de dégager des conclusions qualitatives sur le choix du type de génératrices et son mode d’accouplement avec l’hélice.; The aim of the paper is to compare the design of direct-drive permanent-magnet (PM) generators associated with horizontal axis tidal turbines. The turbine/generator couplings are here examined. These turbine/generator couplings consist of a POD and Rim-driven assembly. In a Rim-Driven association the electrical generator active parts are inserted in a duct surrounding the blades. For POD generator insertion...

Modélisation couplée multi-physique d’une hydrolienne RIM-DRIVEN; A multi physical approach for the design of RIM-DRIVEN Tidal Turbines

DROUEN, Laurent; CHARPENTIER, Jean-Frederic; HAUVILLE, Frédéric; ASTOLFI, Jacques Andre; SEMAIL, Eric; CLENET, Stéphane
Fonte: SHF Publicador: SHF
FR
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Le travail présenté concerne le développement d’une méthodologie de conception de systèmes hydroliens innovants de type RIM-DRIVEN pour la récupération de l’énergie des courants de marée. L’originalité d’un système RIM-DRIVEN réside dans la structure même de l’hydrolienne, inspirée directement des nouveaux systèmes de propulsion navale, où le rotor et le stator sont placés en périphérie de l’hélice et protégés par une tuyère, l’entrefer étant immergé. Au sein d’une structure de type RIM-DRIVEN les phénomènes électromécaniques, thermiques et hydrodynamique sont intimement couplés. Du fait du très fort couplage des phénomènes physiques au sein du système, cette méthodologie associe au sein d’un même environnement d’optimisation des modèles électromagnétiques et thermiques spécifiques de la génératrice avec des modèles hydrodynamique des performances de l’hélice et de l’écoulement dans l’entrefer. L’approche proposée est illustrée par une étude de cas qui concerne une machine de 10m de diamètre destinée à être implantée dans le Raz de Sein. Les modèles ont été validés par des résultats issus d’une campagne expérimentale sur un démonstrateur dédié.; This paper deals with the study of an unconventional design of marine tidal turbine where the electrical generator is located in the periphery of the blades and where the magnetic gap is underwater. This kind of solution called “RIM DRIVEN” structure allows increasing the compactness and the robustness of the system. Due to the strong interaction of the multi physical phenomena...

Etude Comparative des Techniques de Traitement du Signal Non- Stationnaires Dédiées au Diagnostic des Génératrices Asynchrones dans les Eoliennes Offshores et les Hydroliennes

EL BOUCHIKHI, El Houssin; CHOQUEUSE, Vincent; BENBOUZID, Mohamed; CHARPENTIER, Jean-Frederic
Fonte: Arts et Métiers ParisTech Publicador: Arts et Métiers ParisTech
FR
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76.12%
L’amélioration de la disponibilité et de la fiabilité des éoliennes offshores et des systèmes de récupération de l’énergie des courants marins implique la nécessité de minimiser et de prévoir les opérations de maintenance. En fonctionnement à vitesse variable ou en régime transitoire, des techniques de traitement du signal avancées sont requises pour réaliser la détection et le diagnostic des défaillances à partir des courants statoriques. Dans ce contexte, plusieurs études récentes ont proposées l’utilisation de techniques temps-fréquence et temps-échelle pour le diagnostic. Les techniques les plus utilisées sont : Le spectrogramme, la transformée en ondelettes, la représentation de Wigner-Ville et la transformée de Hilbert-Huang. Cet article propose alors une étude comparative et une analyse de ces techniques pour la détection des défauts qui surviennent dans une génératrice asynchrone connectée à un réseau triphasé fonctionnant en régime nominal.; Ce travail est soutenu par Brest Métropole Océan (BMO).

Commande avec prise en compte de défauts d’ouverture de phase d’une machine pentaphasée à aimants associée à un onduleur de tension MLI

MEKRI, Fatiha; CHARPENTIER, Jean-Frederic; KESTELYN, Xavier; SEMAIL, Eric
Fonte: Arts et Métiers ParisTech Publicador: Arts et Métiers ParisTech
FR
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Cet article est consacré à l’étude d’une méthode de commande d’une machine synchrone à aimant permanent à cinq phases associée à un onduleur de tension à MLI intersective. On s’intéresse au cas de la commande en mode normal et en mode dégradé. Les défauts étudiés sont liés à la déconnexion d’une phase ou de plusieurs phases. Dans ce cas la méthode étudiée, qui est basée sur une approche vectorielle, permet une détermination en ligne des courants de référence optimaux adaptés au défaut. De ce fait, cette méthode garantit un fonctionnement continu de la machine. L’approche de commande utilisée est basée sur le formalisme multimachine des machines polyphasées. Le contrôle des courants utilise des régulateurs PID qui seront comparés des régulateurs type hystérésis en mode normal et en mode de défaut. Les résultats de simulation effectués sur MATLAB / Simulink sont présentés et discutés afin de vérifier les performances de la stratégie et des régulateur étudiés. Ils montrent en particulier l'efficacité de la régulation de type PID en mode normal et de la régulation par hystérésis en mode de défaut

Concepts, Modélisation et Commandes des Hydroliennes

BENBOUZID, Mohamed; ASTOLFI, Jacques Andre; BACHA, Seddik; CHARPENTIER, Jean-Frederic; MACHMOUN, Mohamed; MAITRE, Thierry; ROYE, Daniel
Fonte: Hermes Science Publications Publicador: Hermes Science Publications
FR
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Face au problème de la gestion des déchets nucléaire et aux émissions de gaz à effet de serre, les énergies renouvelables occupent une place avancée parmi les énergies d’avenir grâce à leur faible impact sur l’environnement ; d’autant plus que ces énergies jouent un rôle important dans la lutte contre le changement climatique et dans le développement économique de certains pays. Ces atouts, alliés à des technologies de plus en plus performantes, favorisent le développement des énergies renouvelables mais de manière encore très inégale selon le type de ressources considérées. Une de ces énergies renouvelables, l’énergie hydrolienne, suscite depuis quelques années un intérêt particulier du fait de ses nombreux avantages. En effet, la force et la vitesse des courants de marée, phénomène prédictible, peuvent être connues des décennies à l’avance. Pour une hydrolienne placée à un endroit donné, il est donc possible, par opposition aux autres énergies renouvelables, dépendant des conditions météorologiques, de connaître à tout moment quelle sera, au premier ordre, la puissance extractible par les gestionnaires de réseaux d’énergie afin d’alimenter ses consommateurs. De plus, les pays d’Europe de l’Ouest et en particulier le Royaume Uni et la France possèdent de nombreux sites près des cotes ou cette énergie est exploitable dans de bonnes conditions économiques. Le but de chapitre est la présentation succincte des principaux concepts hydroliens puis de donner des éléments quant à la modélisation d’un concept de base...

MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE POLYPHASEE A AU MOINS CINQ PHASES

ASLAN, Bassel; SEMAIL, Eric; LEGRANGER, Jerome
Fonte: Arts et Métiers ParisTech Publicador: Arts et Métiers ParisTech
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Ce brevet s'est opéré dans le cadre de la thèse d'Aslan Bassel au Laboratoire L2EP avec VALEO dans le cadre du projet MHYGALE financé par l'ADEME, avec VALEO responsable du consortium. Le brevet est déposé au nom de VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR.; La présente invention porte sur une machine électrique tournante 5 polyphasée à au moins cinq phases. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des alternateurs, des alterno-démarreurs, ou des machines électriques de traction de véhicule automobile.; Programme MHYGALE (Mild Hybride Generalisable) /fiancement public ADEME

Représentations Systèmes Multi-Machines (SMM) de machines polyphasées

SEMAIL, Eric; MEIBODY-TABAR, Farid; BENKORIS, Mohamed; RAZIK, Hubert; PIETRZAK-DAVID, Maria; MONMASSON, Eric; BOUSCAYROL, Alain; DAVAT, Bernard; DELARUE, Philippe; HAUTIER, Jean-Paul; LOUIS, Jean-Paul; PIERFEDERICI, Serge
Fonte: Lavoisier Publicador: Lavoisier
FR
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75.98%
Cet article présente le principe de décomposition de machines polyphasées en machines fictives monophasée et diphasées non couplées magnétiquement. Après la description de la méthodologie de décomposition SMM (Systèmes Multimachines Multiconvertisseurs), deux cas sont étudiés. Une machine synchrone pentaphasée, est d'abord analysée avec son modèle de machines équivalentes. Un second cas plus original est ensuite étudié : deux machines pentaphasées connectées en série et alimentées par un onduleur 5 bras.; This paper presents the equivalence of multi-phase machines with a set a of 1-phase and 2-phase machines with no magnetic couplings. Two cases are then studied. First, a 5-phase machine supplied by a Voltage Source Inverter(VSI) is analyzed. Then, a model is established for a single 5-leg VSI supplying two 5-phase machines whose windings are connected in series.

DISPOSITIF DE COMMANDE D'ONDULEURS ET PROCÉDÉ ASSOCIE

DUGUEY, jean-françois; SEMAIL, Eric; ROUHANA, Najib
Fonte: VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR Publicador: VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR
FR
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La présente invention concerne le domaine des onduleurs et en particulier les onduleurs polyphasés destinés à alimenter, à partir d'une source de courant continu, une machine electrique tournante double triphasée, c'est-à-dire une machine comportant un stator avec deux enroulements triphasés décalés angulairement l'un par rapport à l'autre.

Modélisation vectorielle et commande de machines polyphasées à pôles lisses alimentées par onduleur de tension; Modélisation vectorielle et commande de machines polyphasées à pôles lisses alimentées par onduleur de tension

SEMAIL, Eric; KESTELYN, Xavier
Fonte: Hermes, Lavoisier Publicador: Hermes, Lavoisier
FR
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Ce chapitre traite de la modélisation et de la commande de machines électriques à plus de deux courants indépendants alimentées par onduleur de tension. Une approche vectorielle générale permettant de généraliser le concept de machine diphasée équivalente utilisé pour les machines triphasées est présentée et appliquée au cas d’une machine synchrone prototype à aimants permanents cinq phases alimentée soit par 5 bras d’onduleurs.