Contribution l'étude des convertisseurs multiniveaux destinés aux applications moteurs rapides
Auteur / Autrice : | Virginie Guennegues |
Direction : | Farid Meibody-Tabar, Stéphane Rael |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Génie électrique |
Date : | Soutenance le 07/12/2009 |
Etablissement(s) : | Vandoeuvre-les-Nancy, INPL |
Ecole(s) doctorale(s) : | EMMA - Ecole Doctorale Energie - Mécanique - Matériaux |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Groupe de recherche en énergie électrique de Nancy (Vandœuvre-lès-Nancy) |
Jury : | Président / Présidente : Alain Berthon |
Examinateurs / Examinatrices : Farid Meibody-Tabar, Stéphane Rael, Alain Berthon, Thierry Meynard, Jean-Luc Thomas, Bernard Gollentz | |
Rapporteur / Rapporteuse : Thierry Meynard, Jean-Luc Thomas |
Mots clés
Résumé
Cette thèse traite des convertisseurs multiniveaux destinés aux applications moteurs rapides, utilisés notamment dans le domaine de l'Oil \& Gas. L'objectif est l'étude d'une structure qui permette de réduire les pertes par commutation, en comparaison avec la topologie conventionnelle NPC (Neutral Point Clamped) 3 niveaux, actuellement utilisée. De plus, la structure de convertisseur doit permettre de fournir des grandeurs d'entrée au moteur ayant un faible taux de distorsion harmonique, de manière à ne pas créer des échauffements supplémentaires dans le moteur.Après avoir effectué une étude des différentes structures existantes, la structure NPP (Neutral Point Piloted) 3 niveaux est finalement retenue au vu de ses différentes qualités. En effet, grâce à la mise en série de composants semi-conducteurs, les pertes par commutation de ces derniers sont divisées par deux par rapport aux composants homologues de la topologie NPC. Après avoir comparé les topologies NPC et NPP en termes de forme d'onde et de répartition des pertes dans les composants, l'auteur s'intéresse à la validation expérimentale de cette structure. Les performances atteintes par le convertisseur NPP sont intéressantes puisqu'elles permettent de commuter à des fréquences deux fois plus élevées que la topologie NPC pour un courant donné ou de commuter un courant plus important pour une fréquence de commutation donnée.Les schémas de commutation des différents composants du bras NPP sont étudiés afin de comprendre le gain non négligeable obtenu sur cette structure.Malgré le fait que la structure NPP permette de commuter à des fréquences deux fois plus élevées que la structure NPC, on ne peut pas s'affranchir du filtre sinus en sortie de l'onduleur de manière à respecter les contraintes harmoniques au niveau du moteur. Ainsi, une topologie de filtre sinus à inductances couplées a été introduite