Insensibilisation des convertisseurs de fréquence aux creux et coupures de tension

par Alain David

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Charles Sol.

Soutenue en 1993

à Cachan, Ecole normale supérieure .

mots clés

• Convertisseur statique
• Convertisseur fréquence
• Machine synchrone
• Perturbation
• Réseau électrique
• Modélisation
• Régime transitoire
• Groupe convertisseur statique machine
• Système commande
• Régulation
• Stabilisation
• Static convertor
• Frequency converter
• Synchronous machine
• Perturbation
• Electrical network
• Modeling
• Unsteady state
• Machine static convertor set
• Control system
• Regulation(control)
• Stabilization
• Changeurs de fréquence
• Convertisseurs électriques

Résumé

Les convertisseurs de fréquence pour machine asynchrone sont en fort développement depuis une dizaine d'années. Cette structure s'avère cependant très sensible aux creux et coupures brèves de tension du réseau d'alimentation. Ces perturbations peuvent occasionner une perte de contrôle du convertisseur, entrainant, le plus souvent, un arrêt total du système, avec un redémarrage rarement automatique de l'équipement au retour de l'alimentation. Ces arrêts impromptus sont problématiques et couteux pour beaucoup d'applications industrielles. De nouvelles stratégies de commande du convertisseur pour palier à ce problème sont proposées dans cette thèse. Un modèle de l'ensemble convertisseur de fréquence-machine asynchrone est développé en régime transitoire en supposant une tension d'alimentation quelconque. Les effets des perturbations réseau sur le système sont ensuite étudies. Plusieurs techniques d'insensibilisation sont ensuite proposées: a) une régulation du système pour compenser les effets des creux de tension, b) une identification de la vitesse de la machine en roue libre (nécessaire pour un rattrapage au vol après une coupure brève triphasée), c) une technique de rattrapage au vol basée sur une synchronisation du convertisseur sur les tensions résiduelles générées par le flux rémanent de la machine, d) une régulation a glissement nul assurant le maintien du synchronisme entre le convertisseur et la machine lors de coupures brèves triphasées. Ces techniques ont été validées sur simulations numériques et sur un banc d'essais de 7. 5 kw, avec des performances satisfaisantes: contrôle permanent du système, minimisation des chutes de vitesse, redémarrage automatique du système au retour de la tension normale sans surcourant ou à-coup de couple. L'ensemble des résultats et les performances des commandes sont étudies d'un point de vue théorique sur la base du modèle développé

Titre traduit

Ride-through control strategies of frequency converters in regards to voltage dips and supply interruptions

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