Comparaison des performances électriques d’un onduleur triphasé deux niveaux à commandes directes et indirectes connecté au réseau

Comparison of electrical performance of a two levels three-phase inverter with of direct and indirect controls connected to the network

• Auteur / Autrice : Sophie Fernandez
• Direction : Philippe Le Moigne, Philippe Delarue
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 11/10/2013
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électrotechnique et d'électronique de puissance (L2EP)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modulation d'impulsions en durée

Onduleurs (électricité)

Productivité

Énergie -- Conversion directe

Mots clés libres

Commande par hystérésis

Résumé

Les exigences des normes de raccordement des sources de production décentralisées au réseau électrique français imposent au système de conversion une qualité des grandeurs électriques en sortie des convertisseurs. Leur rendement est également une exigence de premier plan étant donné les puissances mises en jeu. L’enjeu est ici d’évaluer et améliorer le compromis qualité/rendement de ces systèmes de conversion par leur stratégie de commande MLI. Pour répondre à ces exigences, des stratégies à hystérésis triphasé (contrôle direct), appliquées sur une structure d’onduleur de tension triphasé deux niveaux, ont été développées garantissant un comportement comparable des trois courants de ligne. Des contrôles sur les courants de ligne, ainsi que sur les courants polygonaux fictifs ont été mis en œuvre. Ces deux types de contrôle sont basés sur les mêmes règles et critères simples de modulation, afin de pouvoir être implantés simplement sur des systèmes temps réel et pouvoir être ensuite étendus à des structures de convertisseur entièrement commandés plus complexes. La plupart de ces contrôles ont fait apparaître des familles d’harmoniques dans le spectre de tension produit, traduisant une régularité naturelle dans les commutations produites de ces contrôles directs. Dans ce travail, la largeur des bandes d’hystérésis a été considérée fixe, mais ce paramètre de réglage pourrait être exploité dans le but de jouer également sur le rendement. Les performances électriques et énergétiques de ces nouveaux contrôles directs ont été évaluées et certains se sont révélés meilleurs sur ces deux critères que les contrôles directs bibliographiques.

The standards connections requirements of the decentralized generating sources to the French electricity network impose on conversion system to take into account the quality of the electric magnitudes in the converter output. Their efficiency is also a requirement leading given the powers brought into play. The challenge is to assess and improve the quality / efficiency compromise of these conversion systems by their PWM control strategy. To answer to these requirements, three phase hysteresis strategies (direct control), applied on a two- levels inverter structure have been developed to ensure a similar behavior of the three line currents. Controls on the line currents together with the fictitious polygonal currents were implemented. These two types of control are based on the same rules and simple modulation criteria to be implanted simply on real-time systems and can then be extended to converter structures fully controlled more complex. Most of these controls showed harmonic families in the produced voltage spectrum, reflecting a natural regularity in the produced switching of these direct controls. In this work, the width of the hysteresis band was considered fixed, but this parameter setting could be exploited in order to play also on the performance. Electrical and energy performances of these new direct control was evaluated and some proved better on these two criteria than the bibliographic direct controls.