Développement, caractérisation des pertes et amélioration de la sûreté de fonctionnement d'un ondulateur multicellulaire à commutation douce (ARCP)

• Auteur / Autrice : Christophe Turpin
• Direction : Thierry Meynard, François Forest, Frédéric Richardeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Commande automatique

Convertisseurs électriques

Fiabilité

Commutation (électricité)

Mots clés libres

Arcp

Méthode d'opposition

Résumé

Cette thèse traite de l'introduction de la commutation douce dans une topologie de convertisseurs statiques bien maîtrisée en commutation dure : le convertisseur multicellulaire série destiné aux domaines de la très forte puissance, haute tension (traction ferroviaire, navale,). L'objectif est de réduire les pertes dans le silicium. La technique retenue pour produire les conditions de commutation douce est l'ARCP (Auxiliary Resonant Commutated Pole). Après avoir exposé son fonctionnement et ses propriétés (notamment l'équilibrage naturel des tensions flottantes), l'auteur étudie et évalue en terme de pertes les stratégies classiques de commande pour le convertisseur multicellulaire à ARCP. Une autre partie porte sur l'étude de la sûreté de fonctionnement de cette structure. Elle est en effet sujette à de possibles défaillances dans les mécanismes de commutation (ratés) qui peuvent être catastrophiques pour son intégrité. Les stratégies classiques de commande, lourdes et complexes, peuvent, pour les plus performantes, limiter ces risques de défaillance. Lors de la recherche d'autres solutions améliorant la sûreté de fonctionnement, un dispositif de rattrapage des ratés a été imaginé et développé. Il peut être utilisé ponctuellement pour rattraper le fonctionnement ou bien forcer systématiquement et favorablement la commutation. Non seulement, il accroît la sécurité, mais simplifie aussi de manière radicale la commande de cette structure complexe. Le rendement d'un prototype de convertisseur tricellulaire a ARCP a été caractérisé expérimentalement. A cette occasion, une méthode de mesure directe et très précise des pertes dans les convertisseurs de très fortes puissances a été développée et formalisée : la méthode d'opposition. Générale, elle permet de plus de tester les convertisseurs de puissance élevées sans charge et source d'alimentation tolérant la puissance réellement mise en jeu.