Designing and developing nine-level Packed U-Cell (PUC9) inverter for high power applications

Résumé

Il est indéniable que la consommation d’énergie a tendance à augmenter et que, pour des raisons économiques et environnementales, l’utilisation des énergies renouvelables tels : éolienne et solaire a augmenté considérablement. A cet effet, des onduleurs sont nécessaires pour convertir l’énergie produite en énergie utilisable par les consommateurs. Bien que les onduleurs existants fonctionnent correctement, les efforts pour réduire les pertes d'énergie dans ces étages de conversion avec une réduction des coûts des composants utilisés constituent un objectif en soi. Compte tenu de ce qui précède, l'onduleur PUC9 pourrait être un choix approprié en raison de sa simplicité, de sa fiabilité et de son efficacité en comparaison avec d'autres onduleurs. Les objectifs de ce projet sont de réduire la complexité du système de contrôle du PUC9, ce qui permet de produire un convertisseur orienté vers l’industrie et capable d’équilibrer les niveaux des tensions des condensateurs selon les besoins de la charge, aussi d’accroître son efficacité, et finalement de concevoir l’expérimentation nécessaire pour valider ce nouveau concept avec sa commande. Afin d'atteindre les objectifs de recherche susmentionnés; tout d'abord, je effectué une revue de la littérature sur différents types d'onduleurs, en particulier des onduleurs à source continue, et vérifier la complexité de chaque type d'onduleur étudié en termes de fréquence de commutation, du nombre de composantes utilisées, et le THD. (Distorsion harmonique totale). Ensuite, j’ai passé en revue certaines techniques d’équilibrage des condensateurs. Par après, l’onduleur PUC9 est théoriquement analysé et étudié. Après cela, j'ai appliqué la commande prédictive sur le PUC9. J’ai proposé une technique de modulation adaptée. À cette occasion, j’ai obtenu un modèle mathématique du PUC9, et effectué la simulation utilisant SimPowerSystem et Matlab Simulink. Un prototype expérimental a été développé et a servi pour la validation expérimentale. Enfin, une nouvelle topologie a été proposée nommée onduleur UX-Cell à neuf niveaux sur laquelle j’ai appliqué un contrôle prédictif et une technique de contrôle sans capteur. Cette nouvelle topologie a été simulée avec Matlab Simulink, et a été validée de manière expérimentale pour ainsi déterminer ses avantages et inconvénients par rapport à l’onduleur PUC9. À cette fin, le travail au laboratoire a permis la conception des circuits imprimés des onduleurs PUC9 et UX-Cell avec le logiciel Altium Design et de tester les deux brevets de manière expérimentale en mode autonome et en mode connecté au réseau électrique.

Date	23 déc. 2019
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Kamal Al-Haddad (Directeur(-trice))