Modulation de largeur d'impulsion et régulation numérique des courants

par Vinciane Chereau

Thèse de doctorat en Électronique & génie électrique

Sous la direction de Luc Loron.

Soutenue en 2007

à Nantes .


  • Résumé

    Le Modulateur Régulateur de Courant réalise, dans une même boucle de commande, la modulation et la régulation du courant d'une charge inductive. Ce dispositif offre de bonnes performances mais son implantation analogique s'avère pénalisante pour certaines applications. Un algorithme de régulation numérique ayant les mêmes objectifs est donc développée en tentant, d'abord, une discrétisation directe du procédé. Cette méthode exigeant une fréquence d'échantillonnage trop élevée, une autre solution a été privilégiée: un algorithme d'hystérésis adaptatif à bande variable avec prédiction des instants de commutation. L'initialisation et la détection de changements permettent la robustesse de la commande vis à vis des paramètres du système commandé. La phase d'initialisation et les enregistrements successifs des périodes mises par le courant de la charge pour aller d'une borne à l'autre de la bande d'hystérésis et des variations de courant associées assurent la simplicité des calculs de prédiction des instants de commutation. L'algorithme ainsi obtenu a été développé pour une charge monophasée. Son extension sur charge triphasée équilibrée est, comme pour la plupart des algorithmes d'hystérésis, complexe et d'autant plus lorsque la charge est à neutre flottant, du fait de la dépendance entre les phases. De plus, l'initialisation de l'algorithme est totalement faussée puisque le convertisseur n'a plus deux mais huit configurations possibles. Une transformation du système est donc utilisée permettant de passer de la commande d'une charge triphasée à la commande de deux charges monophasées. Les performances obtenues, en monophasé comme en triphasé, sont proches de l'analogique.


  • Résumé

    The Resonant Current Controller (RCC) performs in the same control loop the current modulation and the current control of an inductive load supplied by an inverter. This controller shows good performances,but its analogical implementation can be an important drawback for some applications. That is why we performed the design of a digital algorithm, whose aim is to reach to the same performances. First, a direct digitalization has been tried but, in this case the sampling frequency has to be so high that this solution should not be used and therefore, another solution has been chosen: an adaptive hysteresis algorithm with a varying band and switching time prediction. The robustness of this control method to a modification of any parameter of the controlled system is performed thanks to the initialization and the changing parameters detection. This initialization and the continuous storing of periods and current variations lead to simple calculations to compute and predict the next switching time. This algorithm has been developed for a single-phase load. As for a lot of hysteresis algorithms, extending it to a well balanced three-phase load is not easy, moreover when the neutral is isolated because of the phases currents dependency. Besides, the algorithm initialization cannot be correct as the converter does not still have two configurations but eight. A transform has been used to avoid this problem, combining Clarke transform and a choice of four configurations over the eight. It allows to control two single-phase systems instead of a three-phase one. The results obtained for a single-phase load as for a three-phase one, are close to the analogical performances.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (125-XXIII p.)
  • Annexes : Bibliographie p. XIX-XXIII

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