Modélisation et commande des systèmes physiques à topologie variable : application au convertisseur multicellulaire

par Mohamed Abdallah Trabelsi

Thèse de doctorat en Énergie et systèmes

Sous la direction de Jean-Marie Rétif.

Soutenue en 2009

à Lyon, INSA .


  • Résumé

    L’automatique est une science qui traite de la modélisation et la commande des systèmes dynamiques. Ces dernières années ont été marquées par l’essor d’une communauté étudiante les systèmes dynamiques hybrides (SDH). Un convertisseur statique (présentant un nombre fini de configurations) associé à une charge (procédé continu) est un exemple de (SDH). Pour étudier le comportement dynamique de ces systèmes, il est nécessaire de mettre en évidence l’aspect hybride (intéraction entre les variables continues et les variables discrètes). Dans ce contexte, nous présentons, dans le cadre de cette thèse, deux approches systématiques de modélisation, appliquées à un convertisseur série associé à une charge, dans le but d’établir un modèle hybride, qui englobe les variables continues et discrètes. La première approche est la méthode des graphes d’interconnexion des ports qui repose sur des interprétations mathématiques des graphes linéaires, en vue d’établir une formulation Hamiltonienne paramétrée en fonction des états des interrupteurs de puissance. La deuxième approche est l’approche à topologie variable des Bond Graph commutés qui permet de modéliser les interrupteurs de puissance (éléments en commutation) par des sources nulles suivant leurs états. Nous proposons, ensuite, deux lois de commande à aspect prédictif qui déterminent directement les configurations du convertisseur qui permettent de poursuivre, le plus rapidement possible, les références du courant dans la charge (objectif principal) et des tensions aux bornes des condensateurs. Les contraintes de temps de calcul étant sévères (quelques dizaines de microsecondes), un modèle simplifié, validé en simulation sur une période d’échantillonnage, est utilisé en temps réel. La première stratégie permet de prédire, sur l’horizon d’une période d’échantillonnage, l’évolution du système pour chaque configuration et de sélectionner celle qui minimise la distance entre l’état prédit et l’état de référence. Les résultats de simulation montrent l’intérêt de cette stratégie par rapport à une commande classique. Cette stratégie est associée, ensuite, à un observateur adaptatif dans le but d’estimer les tensions aux bornes des condensateurs. La deuxième méthode calcule directement les rapports cycliques permettant d’atteindre la référence, en effectuant une inversion de la matrice de commande. Les commandes proposées sont validées expérimentalement. Les résultats obtenus montrent les performances et l’efficacité de ces méthodes.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (X-170 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 145-155

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3449)
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