Robust control of multivariable systems : application to a three-phase shunt active filter in low voltage electrical networks

par Toufic Al Chaer

Thèse de doctorat en Automatique

Sous la direction de Laurent Rambault, Jean-Paul Gaubert et de Maged Najjar.

Soutenue en 2008

à Poitiers en cotutelle avec École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers) .

  • Titre traduit

    Commande robuste des systèmes multivariables, application à un filtre actif parallèle triphasé d'un réseau électrique basse tension


  • Résumé

    Le travail effectué dans cette thèse a pour objectif de combiner les connaissances de deux domaines de recherche : l’automatique et l’ électronique de puissance afin de dégager une méthodologie pour contrôler un filtre actif parallèle triphasé. En effet, ce sujet est largement traité par les spécialistes de l’électronique de puissance pour éliminer les harmoniques de tension et de courant sur un réseau de distribution électrique. La plupart des stratégies de commande sont basées sur la formulation du problème du filtrage actif comme un problème de suivi de consignes classiquement utilisé dans ce domaine. L’ approche que nous proposons est de considérer le problème comme un problème linéaire de rejet de perturbations. La modélisation linéaire du système permet la synthèse d’une loi de commande robuste multivariable en vue d’ une stabilisation robuste et d’ une performance H∞ robuste. Cette loi de commande devra permettre d’ éliminer les harmoniques qui apparaissent sur le réseau, et de maintenir la stabilité et la performance du système vis-à-vis les incertitudes sur les paramètres du modèle. La validité de l’ approche proposée est vérifiée en simulation à partir de l’ outil logiciel Matlab/Simulink, puis par la mise en œuvre sur un banc expérimental.


  • Résumé

    The work done in this thesis aims to combine the knowledge of two research areas: the automatic control area and the power electronics area, in order to elaborate a methodology for controlling a three-phase shunt active filter system. Indeed, this subject has been widely handled by the specialists in the field of power electronics in order to eliminate voltage and current harmonics in electrical distribution networks. Most of existing control strategies of active filters have been formulated as a current reference tracking control design problem. The alternative approach that we propose is to formulate a three-phase shunt active filter as a linear perturbation rejection problem with zero references. The linearity of the mathematical model enables us to use the H∞ control paradigm in order to design a multivariable linear robust H∞ controller. Such a controller is able to reject harmonics generated by the nonlinear loads, and to maintain the stability and performance of the system against the variations in the physical parameters of the electric circuit. In order to validate the proposed approach, simulations are carried out in Matlab/Simulink environment, and the control laws are implemented on an experimental test bench.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XVIII-180 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 85 réf.

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