Multi-rate real-time simulation of modular multilevel converter using CPU and FPGA

Résumé

Cette thèse présente la simulation temps-réel des convertisseur modulaire multiniveaux (MMC) utilisant un réseau de portes programmables in situ (Field Programmable Gates Array ou FPGA). La réalisation d’un tel projet représente de nombreux défis en raison du nombre élevé de composants d’électronique de puissance du convertisseur. Le choix de la plateforme de simulation est justifié par cette problématique particulière. En utilisant un FPGA, un très grand nombre d’entrées et de sorties peuvent être facilement utilisées. En simulant le convertisseur sur FPGA, la latence entre les entrées/sorties et le modèle simulé est réduite. De plus, les FPGA permettent de grandement réduire le pas de simulation, ce qui assure un haut niveau de précision sur la détection des signaux de gâchette du convertisseur. Le FPGA est seulement utilisé pour la simulation du convertisseur, alors que le reste du modèle, comme le réseau CA et CC, est simulé sur microprocesseur (CPU). Ceci permet l’utilisation de logiciel spécialisé avec de grandes librairies de composants. En utilisant deux plateformes de simulation, CPU et FPGA, ce qui requière un modèle découplé électriquement, mais aussi simulé en utilisant différents pas de calcul. Cette thèse débute par la présentation de la problématique. Le pas de calcul minimum pour la simulation est ensuite démontré. Afin d’atteindre un pas de calcul aussi faible, une méthode de découplage et sa validation sont proposées. Cette méthode est ensuite généralisée pour être appliquée à la simulation multi-taux. En utilisant ces outils développés, une implémentation détaillée du convertisseur est proposée en utilisant les simulateurs temps-réel d’OPAL-RT technologies. Finalement, la validation du modèle est présentée.

Date	5 mai 2016
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Kamal Al-Haddad (Directeur(-trice)) & Handy Fortin Blanchette (Codirecteur(-trice))