Convertisseur électronique de puissance multiniveaux et à faible répercussion sur le réseau électrique

Résumé

Une nouvelle topologie de conversion de l’énergie électrique à cellules en U empilées (PUC) est présentée dans cette dissertation. Cette topologie est très compétitive du fait qu’elle combine les multiples avantages des ses concurrentes. Elle est caractérisée par sa faible répercussion sur le réseau électrique, sa grande efficacité énergétique et par l’utilisation d’un nombre réduit de composants actifs et passifs. Se basant sur une modélisation moyenne des convertisseurs multiniveaux PUC, la technique de commande proposée permet d’avoir un courant de ligne presque parfaitement sinusoïdal avec une fréquence de modulation aussi basse que dix fois celle du réseau électrique. Les filtres peuvent être alors très réduits voir même évités ce qui résulte sur une grande efficacité énergétique et un faible coût d’installation. Une étude comparative très détaillée est performée afin de mettre en valeur le gain en coût des convertisseurs PUC par rapport à ceux des topologies existantes, comme par exemple celle à capacités flottantes (FC), à point neutre callé par des diodes (NPC) et à celle à onduleurs en cascade (OC). Un autre avantage réside dans le fait que les convertisseurs PUC ont une taille physique réduite ce qui optimise l’espace de l’installation. Une technique d’hystérésis à multibandes est aussi utilisée pour contrôler la topologie proposée comme il est décrit dans cette dissertation. En effet, des contrôleurs à hystérésis à six et à quatorze bandes sont conçus pour avoir un courant presque sinusoïdal, dans les deux modes onduleur et redresseur, et afin d’assurer un fonctionnement à facteur de puissance unitaire même variations brusques de la charge. Un convertisseur issu d’une combinaison des topologies PUC et NPC est aussi présenté. La technique de commande proposée a été conçue pour assurer la régulation et l’équilibrage des tensions de sortie même sous variations de la charge et pour respecter un fonctionnement à facteur de puissance unitaire. La topologie proposée a été vérifiée par simulations en utilisant l’environnement Matlab Simulink et l’outil Simpowersystems. La validation expérimentale a été performée par le biais de la plateforme dSpace DS1103 et de l’outil Matlab Real-Time Workshop (RTW).

Date	31 janv. 2011
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Kamal Al-Haddad (Directeur(-trice))