Letteratura scientifica selezionata sul tema "Convertisseurs Série"

Dans ce contexte, le travail présenté porte sur la commande d’un système d’entraînement multi machines mono convertisseur (S3MC). La commande découplée du système d’entraînement multi machines mono convertisseur (S3MC), est possible suivant le modèle mathématique. Ce modèle montre que la commande indépendante de deux machines hexaphasées connectée en série avec triphasé est possible, grâce au contrôle des courants statoriques à la sortie de l’onduleur de tension. Parmi les techniques de commande basées sur le contrôle du courant, en trouve la commande vectorielle qui est largement développée et testée sur des processus industriels de différentes puissances. Ainsi, la commande que nous avons choisie et appliquée au S3MC est basée sur le principe de la commande vectorielle développée pour les machines à courant alternatif.

Dans le cadre de la conversion à vitesse variable d’énergie éolienne (VS-WECS: Variable Speed, Wind Energy Conversion System), cet article propose une électronique de puissance simplifiée pour injecter l’énergie produite dans le réseau, spécialement dédié aux éoliennes de petite puissance (<100 kW). La chaîne de conversion comprend en série une génératrice synchrone à aimants permanents (GSAP) fonctionnant à vitesse variable, un redresseur à diodes, un convertisseur DC-DC et un convertisseur en source de tension (VSC: Voltage Source Converter) en fonctionnement onduleur. Par rapport à une réalisation standard à deux VSC, la solution proposée permet de réduire le matériel nécessaire et de simplifier la commande. Le contrôle du système de conversion repose sur deux boucles de réglage. D’une part, la boucle de réglage de la vitesse de la GSAP permettant de suivre le point de fonctionnement à puissance maximale et d’autre part le réglage de la tension continue de l’onduleur. Le réglage de la vitesse requiert de contrôler en temps réel la puissance active injectée dans le réseau, ce qui est fait à l’aide d’un régulateur d’état avec commande vectorielle. Les résultats de simulation obtenus permettent de valider la solution matérielle proposée et montrent, lors de variation de la vitesse du vent, une adaptation rapide et précise de la vitesse de la GSAP.

Ce mémoire traite des convertisseurs multicellulaires série à condensateurs flottants. Il vise à proposer de nouvelles stratégies permettant un fonctionnement sûr et continu de la conversion d'énergie entre la source et la charge et cela avec un nombre réduit de capteurs. Il est montré comment élaborer un contrôle permettant d'assurer les meilleurs dynamiques tout en préservant des régimes permanents optimaux. En particulier, le contrôle rapproché de convertisseurs à nombre non premier de cellules est établi avec succès. Cette boucle de premier niveau est utilisée directement par des algorithmes contrôlant des processus par modes glissants (M. G. ) montrant ainsi que le convertisseur multicellulaire est une interface de puissance idéale pour la mise en oeuvre des M. G. . Par ailleurs la suppression des capteurs de tension est envisagée et la bonne marche du convertisseur peut être assurée quelle que soit la charge. En dernier lieu, la défaillance d'une cellule est envisagée ; la reconfiguration à bon escient de l'algorithme de contrôle est réalisée
The present study deals with the control - command for floating voltage series multicell converters. This thesis aims to suggest new control strategies allowing a safe and continuous energy conversion between source and load and with minimum number of sensors. The author shows how to find a control allowing, in one hand the fastest transients and in the other hand optimal steady states. As a matter of fact, prime number cells converters are monitored with full success. This first level loop is thereafter directly driven by sliding mode control algorithms : that way, we show that multicell converter is the ideal power interface to implement sliding modes (first or higher order) without any modulation. After this study, the author intends to remove inner voltage sensors. Therefore, he develops a sliding mode observer which garantees converter safe working whatever the load is. A one cell failure is thereafter taken into account. The previous observer is then modified to detect the failure in real time in order to reconfigure the converter properly

Cette these traite de la modelisation en regime permanent et du dimensionnement du convertisseur a resonance serie non reversible fonctionnant en mode thyristor et en mode thyristor-dual. Ce convertisseur peut etre muni de ses circuits d'aide a la commutation sur l'onduleur et sur le redresseur. L'auteur definit d'abord les differentes notations et la methode d'etude utilisees dans le memoire. Cette methode d'etude, basee sur la representation dans le plan de phase du fonctionnement du convertisseur, permet une caracterisation complete de ce dernier: caracteristiques statiques de sortie a frequence constante, courant crete dans les interrupteurs, etc. . . La connaissance de ces caracteristiques est indispensable pour aborder le dimensionnement du convertisseur. L'ensemble de ces travaux est rassemble dans un logiciel permettant de tracer les caracteristiques statiques et de dimensionner a partir d'un cahier des charges le convertisseur etudie. Ce logiciel est egalement capable de calculer a partir de l'etude dans le plan de phase, les valeurs initiales des variables d'etats lors d'une simulation numerique. Ceci permet d'acceder directement aux formes d'ondes du convertisseur en regime permanent

Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire sont consacrés à l'étude des lois de commande pour convertisseurs multicellulaires série, nouvelle topologie de convertisseur apparue au début des années 90. Après une présentation des caractéristiques de cette topologie, nous développons deux modèles multidimensionnel du convertisseur multicellulaire : un modèle aux valeurs moyennes et un modèle aux valeurs instantanées. Ces modèles permettent de poursuivre deux objectifs principaux que sont la synthèse et la validation de lois de commande. Ensuite, les lois de commande présentées sont développées dans le cas d'un fonctionnement hacheur dévolteur et d'un fonctionnement onduleur en demi-pont. Elles permettent de minimiser d'une part l'interaction entre les différentes grandeurs électriques et d'autre part d'imposer les dynamiques d'évolution de celles-ci. Une étude de l'influence des variations des paramètres du convertisseur et des perturbations des signaux de commande sur le comportement du convertisseur ainsi piloté a également présenté. La validité des développements théoriques est illustrée par de nombreux résultats expérimentaux réalisés sur un banc d'essai mettant en œuvre une structure numérique de commande.

Le but poursuivi dans ce travail est la réalisation d’un banc d’essai pour la commande et l’observation des convertisseurs multicellulaires séries en utilisant les outils de la théorie des systèmes dynamiques hybrides. Les contributions les plus importantes de ce travail sont : réalisation d’un banc d’essai expérimental, utilisation de l’approche hybride pour la modélisation du convertisseur permettant de mettre en évidence le fonctionnement de cette structure en utilisant le modèle des différents modes et en établissant un automate hybride représentant le convertisseur, commande par mode glissant d’ordre supérieure d’un hacheur multicellulaire associé à une charge RL et ensuite à une MCC, étude de l’observabilité et synthèse d’observateurs des tensions intermédiaires en utilisant la nouvelle théorie de ‘Z(TN) observability’ au convertisseur d’un point de vue hybride. Des stratégies d’observation des tensions intermédiaires du convertisseur sont proposées : l’observateur adaptatif, l’observateur par mode de glissement d’ordre un et enfin l’observateur par mode de glissement d’ordre deux (de type Super-Twisting). Toutes les méthodes de commandes et d’observations présentées dans ce mémoire ont été validées expérimentalement sur le banc d’essai que nous avons réalisé
The goal of this work is to build a benchmark for control and observation of multicellular converters series using the tools and theories of hybrid systems. The most important contributions of this work are: implementation of an experimental benchmark, using the hybrid approach to model the converter for the purpose of demonstrating the feasibility of this approach by establishing a hybrid automaton with different modes in order to represent the converter, apply high order sliding mode control theory to control a chopper multicellular combined with a RL load and then with a brushed DC motor, study the observability and synthesize observers for intermediate voltages by using the recent proposed theory of 'Z (TN) observability' for the converter from hybrid point of view. Observation strategies for intermediate voltages of the converter are studied: adaptive observer, step by step sliding mode observer and high order sliding mode observer (super twisting algorithm). All methods of control and observation presented in this dissertation have been experimentally validated through the benchmark which we have built

L'elargissement des domaines d'application de l'electronique de puissance et le souhait d'ameliorer les performances des convertisseurs ont entraine l'apparition de nouvelles structures de convertisseurs. L'augmentation des puissance a controler et l'augmentation des tensions d'alimentation des installations ont pose le probleme de la mise en serie d'interrupteurs. Dans ce memoire compose de quatre chapitres, l'auteur presente les travaux qui l'ont amene a la realisation de deux convertisseurs multicellulaires series. Le premier chapitre pose les problemes de la mise en serie avec les avantages et les invonvenients qu'elle suscite. Par la suite, un descriptif rapide des differentes techniques de mise en serie d'interrupteurs de puissance est fait. Le chapitre suivant, concerne la mise en oeuvre des composants de puissance de type igbt. L'auteur expose une methode de prediction des pertes qui peut etre utilisee quel que soit le type de convertisseur utilise et quel que soit le type de semi-conducteur utilise. Les deux chapitres suivants concernent les convertisseurs multicellulaires. Ainsi, apres un enonce de specificites rencontrees dans les cellules de commutation dediees aux convertisseurs multicellulaires series, deux exemples de realisations sont presentes. Ces deux exemples permettent de montrer, d'une part la faisabilite de ce type de convertisseur et d'autre part d'en tirer certains avantages et inconvenients.

L'objet de ce travail est l'etude d'une nouvelle methode d'association en serie de composants semi conducteurs pour la realisation de convertisseurs statiques appeles multicellulaires serie. Cette technique permet la mise en serie d'un nombre quelconque de cellules de commutation. Les modes de fonctionnement et les formes d'ondes qui en resultent sont analysees en regime permanent : - des rapports cycliques identiques appliques a toutes les cellules de commutation sont necessaires pour assurer une repartition equilibree de la tension sur les interrupteurs. - des dephasages canoniques entre les signaux de commande des cellules de commutation optimisent les formes d'ondes du point de vue harmonique. Un bras d'onduleur 8 niveaux mettant en serie sept cellules de commutations a igbt est fonctionnant sous 4kvdc/300aeff a permis de valider experimentalement cette structure. Dans une deuxieme partie, nous etudions les regimes transitoires de ces convertisseurs. Trois boucles regulant les tensions aux bornes des condensateurs flottants sont deduites du modele moyen de ces convertisseurs. Rendus possibles par cette regulation, des modes de fonctionnements avec des dephasages differents sont etudies : ils permettent de reduire la taille des condensateurs flottants. Enfin, un modele harmonique des cellules de commutation est utilise pour expliquer un phenomene appele equilibrage naturel : en boucle ouverte, le convertisseur tend naturellement vers un regime permanent equilibre. Une explication theorique de ce phenomene est developpee pour aboutir a l'elaboration d'un circuit auxiliaire permettant d'ameliorer la dynamique de l'equilibrage naturel.

Ce travail apporte une contribution a la commande des convertisseurs multicellulaires serie. Cette nouvelle structure apparue au debut des annees 90, presente des caracteristiques tres interessantes pour de nombreuses applications de conversion d'energie sous haute tension. La maitrise parfaite du fonctionnement dynamique de ces convertisseurs represente un objectif essentiel dans le developpement d'applications industrielles. La premiere partie de ce travail sera consacree a l'etude de la structure multicellulaire ou nous mettrons en evidence l'interet que peut representer son utilisation dans les systemes de conversion de puissance. Nous effectuerons alors la synthese d'un modele de representation de ces systemes en vue de leur commande a l'aide du moyennage des differentes variables d'etats. La seconde partie de ce manuscrit sera consacree a l'etude de lois de commande non lineaires classiques afin d'assurer le respect d'un certain nombre de contraintes dynamiques liees a ce type de structure. Nous presenterons ainsi deux methodes, l'une basees sur la linearisation exacte entrees/sorties d'une part et l'autre sur les fonctions de lyapunov. Nous presenterons egalement la synthese d'un observateur d'etat par une methode originale. La troisieme partie sera consacree a la commande des convertisseurs multicellulaires par l'utilisation de la logique floue. Deux methodes seront ici proposees. La premiere permettra la synthese d'une loi de commande floue classique a partir du modele moyen. La seconde methode proposee repose sur une inversion du modele harmonique en vue d'une commande par variation des dephasages des ordres de commande des interrupteurs. Les lois de commande presentees seront toutes validees par simulation sur des structures multicellulaires a trois ou quatre cellules de commutation. La plupart de ces lois de commandes seront egalement validees de facon experimentale
This work deals with multicells converters control. This new static power converter structure appeared at the end of the 90's and has many interesting advantages for high voltage energy conversion. But the perfect dynamic control of the internal variables is an important objective for industrials applications. The first part of this work will be devoted to the study of the multicell structure, with its high interest in energy conversion. An average state space model of the system is given. Different classical non linear control lows are presented in the second part, in order to fit some specific dynamic requirements, very particular to this type of power converter. Thus two methods based on the input / output linearization and on the Lyapunov functions are implemented and tested. Moreover, an original estimator for the different voltages is proposed. In the third part, two differents types of Fuzzy Control of multicells converter are proposed. The first one is based on the average model and leads to classical structure and performances. The second allows the control of the converter through phase shifts variations between the differents trigger signals, but requires a fuzzy inversion of the harmonic model. Simulations results are provided for all the differents control laws on 3 or 4 cells converters. Most of them were implemented and tested through experiments

L'évolution de l'électronique de puissance depuis ces dernières années est le résultat des enjeux énergétiques actuels qui exigent, entre autres, des architectures de conversion d'énergie capables de traiter des puissances de plus en plus importantes. Parmi les éléments les plus caractéristiques de cette évolution, l'avancement technologique des composants semi-conducteurs (nouveaux composants SiC ou GaN) ainsi que la conception de nouvelles architectures de convertisseurs statiques jouent un rôle important. Parmi ces architectures, différentes associations basées sur la connexion en série et en parallèle de cellules de commutation classiques ont été proposées. Ces associations permettent d'augmenter la puissance traitée par les convertisseurs sans accroitre les contraintes au niveau des interrupteurs. Elles permettent également l'obtention de signaux de sortie d'une meilleure qualité avec des fréquences apparentes de découpage plus importantes. Ces architectures utilisent des éléments de stockage d'énergie qui diminuent les contraintes au niveau des interrupteurs mais qui exigent, en revanche, une régulation précise des grandeurs de tension ou de courant propres à ces éléments. Pour l'association en série, les tensions des condensateurs doivent rester autour d'une fraction de la tension du bus d'entrée. Pour l'association en parallèle, le courant de sortie doit être réparti équitablement entre les différents bras afin d'éviter les phénomènes non linéaires propres aux éléments magnétiques utilisés dans les inductances (séparées ou magnétiquement couplées). Dans la première partie de cette thèse, nous présentons les généralités de l'association en série et parallèle des cellules de commutation. La modélisation des éléments magnétiques utilisés pour la mise en parallèle est également détaillée dans le but d'identifier de possibles sources de déséquilibre sur la répartition du courant de sortie. Une modélisation matricielle est appliquée pour simplifier la relation entre les variables propres à chaque association et les ordres de commande de toutes les cellules. Cette modélisation matricielle sera la base des stratégies de commande que nous avons développées dans la suite de nos travaux. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous présentons les différentes stratégies de commande pouvant être appliquées sur ces convertisseurs. Les premières stratégies sont basées sur une approche classique utilisant un modulateur, un générateur d'ordres de commande et des régulateurs de type linéaire pour la régulation des variables internes et externes de chaque association. En termes de modulateurs, nous présentons principalement un modulateur de type PS (Phase Shifted), tandis que quelques applications et résultats sont présentés pour un modulateur de type PD (Phase Disposition). D'autres stratégies basées sur la commande prédictive sont également présentées. La première est la stratégie MPC qui utilise une fonction de coût pour choisir l'état optimal du convertisseur pour chaque période d'échantillonnage. Cette stratégie a été introduite récemment dans le domaine des convertisseurs statiques et présente des avantages liées à la facilité de sa mise en place ainsi qu'aux réponses du système lors des régimes transitoires. La deuxième stratégie, basée sur la commande prédictive, utilise des instants de commutation variables, une fonction de coût simplifiée et une machine d'état. Cette dernière permet de gérer les ordres de commande de toutes les cellules de commutation en fonction des variables à réguler. En plus des avantages liés à la stratégie MPC, sa mise en place est bien plus simple car elle fonctionne à une fréquence de découpage fixe et s'adapte facilement à différents points de fonctionnement. Dans la dernière partie de cette thèse, nous présentons l'implantation expérimentale de ces stratégies afin de valider leur performance sur les convertisseurs multicellulaires.

L'utilisation de la resonance dans les convertisseurs statiques permet d'obtenir des alimentations de hautes performances et fait ainsi l'objet de nombreuses recherches. L'auteur s'interesse plus particulierement au convertisseur continu-continu, non reversible, a resonance serie, commande en frequence au-dessus de la frequence de resonance. Le comportement de ce convertisseur depend fortement de la charge connectee et de la frequence de commutation. Deux methodes de modelisation de type petit signal, adaptees aux particularites du convertisseur, sont developpees. Les modeles obtenus sont analyses et valides. Leur comparaison permet de tirer des conclusions generales quant au comportement dynamique du convertisseur sur toute la plage de fonctionnement. A partir de ces modeles, differents lois de commande utilisant des structures standards peuvent etre envisagees. L'accent est mis notamment sur les limites engendrees par les hypotheses de dimensionnement des regulateurs ainsi que sur la sensibilite des differents controles lorsque le point de fonctionnement varie. La comparaison experimentale des performances obtenues avec chaque structure bande passante autorisee et robustesse permet de degager des regles generales concernant la commande en frequence du convertisseur a resonance serie en association avec des regulateurs standards caracterises par leur simplicite de mise en uvre

Le développement des convertisseurs haute tension pour les applications de traction ou de distribution électrique nécessite de travailler à la fois sur la réalisation de transistors IGBT à plus forts calibres en tension et sur leur association en série. L'objectif est d'obtenir des systèmes fiables et compacts, aspects critiques dans les applications embarquées par exemple. L'étude s'intéresse à la mise en série. Son originalité repose sur une évaluation d'une large palette de solutions avec un objectif d'intégration hybride élevée. Cette intégration génère d'importantes contraintes, que ce soit électrique ou thermique, entre autres, au sein des boîtiers. Les valeurs de ces contraintes et leur degré de couplage ont été étudiés. Le travail a été mené à l'aide de simulations éléments finis couplées à des mesures ceci afin de servir de base à une aide à la conception intelligente de boîtiers dans le futur.