Contribution à l'étude, la modélisation et la commande des redresseurs triphasés non-polluants : application au convertisseur trois-niveaux à point neutre calé

摘要

L'intégration des convertisseurs au niveau des équipements électriques est la source d'une multitude de préoccupations dues à la pollution du réseau, telles: l'amélioration du rendement des convertisseurs, la minimisation de l'échange de l'énergie réactive et la diminution des harmoniques de courants. Le problème de la qualité de l'onde électrique devient ainsi extrêmement important à résoudre.ududL'objectif principal de ce travail est de concevoir un convertisseur triphasé non-polluant, à facteur de puissance unitaire, à haut rendement énergétique, générant le minimum d'harmoniques. De plus, l'ensemble redresseur-charge doit présenter d'excellentes performances lors de variations paramétriques.ududPour ce faire, nous avons effectué une recherche bibliographique des topologies non-polluantes. Le choix du redresseur triphasé trois-niveaux à point neutre calé par diodes a été retenu puisqu'il permet une meilleure utilisation des interrupteurs de puissance. Nous avons ensuite étudié et modélisé ce convertisseur pour implanter de nouvelles méthodes de commande non-linéaires qui prennent en considération les non-linéarités du système, qui le découplent et qui atténuent l'effet des variations de ses paramètres.ududTout d'abord, le modèle d'état non-linéaire du système est développé. Puis, la technique non-linéaire basée sur une linéarisation au sens entrée-sortie est employée. Le modèle résultant étant linéarisé et découplé, des correcteurs linéaires sont introduits pour stabiliser le système en boucle fermée. Les résultats de la simulation ont démontré la faiblesse de cette méthode lors de certaines perturbations. Nous avons donc opté pour l'application de la version adaptative de cette technique qui consiste en l'adjonction d'une loi d'adaptation des paramètres basée sur l'approche du modèle de référence. Les performances du système sont nettement améliorées démontrant la supériorité de la technique de commande non-linéaire adaptative.ududUne fois l'étude théorique achevée, nous avons réalisé un prototype expérimental fonctionnant à 1.2 kW pour valider ces lois de commande. Celles-ci sont exécutées en temps réel en utilisant le processeur numérique DS1104 de dSPACE. Les résultats expérimentaux confirment la supériorité de la loi de commande non-linéaire adaptative ainsi que sa robustesse face aux variations paraméttriques et aux perturbations de la source. Finalement, nous avons diffusé les résultats de cette recherche sous forme de publications dans plusieurs revues et conférences internationales.