Modélisation et conception d'un modulateur auto-oscillant adapté à l'émulation d'organes de puissance

Modeling and design of a self-oscillating modulator, adapted to the emulation of electrical bodies

• Auteur / Autrice : Jean-Christophe Olivier
• Direction : Luc Loron, Jean-Claude Le Claire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique et génie électrique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences et technologies de l'information et des matériaux (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chaos (théorie des systèmes)

Stabilité de fréquence

Oscillateurs

Synchronisation

Modulation par impulsions

Électronique de puissance

Résumé

Les travaux présentés dans ce mémoire portent sur l'optimisation de la structure et de la commande de systèmes d'émulation de puissance, appelés Charges Actives. Afin de présenter de très bonnes performances dynamiques ainsi qu'une très grande robustesse, ces Charges Actives utilisent des modulateurs et régulateurs de courant (MRC) et de tension (MRT). Ces procédés font partie de la classe des régulateurs auto-oscillants et sont donc par nature fortement non-linéaires. Aussi, pour que leur application à la Charge Active soit optimale, le premier point abordé dans ce mémoire traite de la modélisation de ces régulateurs et de l'identification des différents problèmes éventuels, inhérents à leurs non-linéarités. Il est alors apparu que des phénomènes de synchronisation et d'instabilité de la fréquence de commutation peuvent survenir si certaines conditions ne sont pas respectées. Le second point abordé est la généralisation de ces procédés de modulation à des systèmes quelconques, basée sur une méthode de synthèse en mode de glissement. De cette étude, une nouvelle structure de modulation et de régulation de tension est proposée, permettant de répondre plus efficacement aux problématiques posées par la Charge Active. Les résultats expérimentaux obtenus sur un prototype de Charge Active montrent les très grandes performances de ce nouveau procédé, contribuant ainsi à l'amélioration de la qualité et de la précision des anciennes et nouvelles générations de Charges Actives.

The work presented in this thesis talk about the optimization of the structure and the control of power emulating systems, called Actives Loads. In order to display very good dynamic performances as well as a very great robustness, these Active Loads use a Resonant Current Controller (RCC) and a Resonant Voltage Controller (RVC). These processes are self-oscillating regulators and are thus by nature strongly non-linear. Also, for an optimal application of these proceses to the Active Loads, the first point presented in this thesis is the modelization of these regulators and the identification of the possible problems, due to their non-linearities. It is then appeared that synchronization phenomena and switching frequency instability can appear if some conditions are not well respected. The second point of this work is the generalization of these modulation processes to any systems, based on a sliding mode control. So, a new structure of Resonant Voltage Controller is proposed, more efficient for the Active Load applications. The experimental results obtained on an experimental prototype show the very great performances of this new process, thus contributing to the improvement of the quality and the precision of old and new generations of Active Loads.