Commande directe et observation des convertisseurs de puissance : application à l'onduleur de tension triphase

par Aarón Sariñana Toledo

Thèse de doctorat en Automatique-Productique

Sous la direction de Guy Bornard.


  • Résumé

    Cette thèse concerne la synthèse de lois de commandes et d'observateurs pour l'onduleur de tension triphasé sans neutre raccordé. Celle-ci comporte 4 volets. Le premier volet donne les éléments de modélisation de l'onduleur ainsi que sa représentation dans des différents repères de coordonnées, puis les applications auxquelles on s'intéresse, à savoir la compensation d'énergie réactive et le filtrage actif. La deuxième partie est dédiée à la synthèse d'une loi de commande dite directe à structure variable basée sur le simplexe minimal. Nous y avons surmonté certains des problèmes d'ambiguïté rencontrés dans des approches classiques quand vient le moment de choisir les vecteurs de commande à appliquer. Des comparaisons avec une méthode classique de commande à hystérésis sont présentées afin de mettre en évidence ses principales propriétés. Dans la troisième partie nous présentons une amélioration à la commande directe basée sur le simplexe minimal, qui nous permettra de maîtriser parfaitement la fréquence de commutation et de confiner ainsi le spectre de découpage des courants côté alternatif. Les résultats obtenus ont été encore améliorés par l'introduction d'une compensation des retards induits par l'échantillonnage de la mesure. L'implémentation des algorithmes proposés sur un banc expérimental a confirmé la justesse de résultats théoriques et autres simulations. La dernière partie porte sur l'étude de deux types d'observateurs non linéaires (un observateur de type Kalman et un observateur de type modes glissants) appliqués à l'onduleur de tension, et ce, à des fins de diagnostique (redondance analytique) ou d'économie de capteurs. Des analyses sont présentées pour deux cas en particulier, à savoir l'estimation de la tension du bus continu à partir des mesures des courants du côté alternatif, puis l'observation des courants du côté alternatif à partir de la mesure de la tension continue


  • Résumé

    This dissertation deals with the control and observation of the voltage source inverter. It is divided into 4 main parts. The first one concerns the modeling of the power converter, and its classical représentation into différent coordinates is shown in détail. At the same time, we présent in détail the différent applications which we are interested in: the reactive power compensation and the active filtering. The second part treats the study of a direct sliding mode controUer based on the minimal simplex. This approach allows to overcome some ambiguity problems arisen in the task of selecting the inverter's switches signais. Comparisons with the classical hystérésis controUer are made in order to highlight the main properties of the proposed approach. In the third part of this dissertation we propose an approach, based on the previous one, which allows to fixe the switching frequency of the converter. Moreover, this previous resuit was enhanced by adding a compensation technique of the delays induced by the measurement process. Some expérimental results showed the validity of the analysis and simulations. The last part of this work deals with the design of two kinds of nonlinear observers (a Kalman-type observer and a sliding mode observer). When applied to the power inverter, the observers offer us the possibility of reducing the number of sensors or even of using this soft sensor as redundant for security purposes. Two cases are treated in détail: an observer for the DC-link voltage from the measurements of the currents of the main and another one which allows to observe the currents of the main from the DC-link voltage's measurement

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