Continuité de service des convertisseurs triphasés de puissance et prototypage "FPGA in the loop" : application au filtre actif parallèle

par Shahram Karimi

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Shahrokh Saadate.

Soutenue le 26-01-2009

à Nancy 1 , dans le cadre de IAEM - Ecole Doctorale Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques , en partenariat avec Groupe de Recherche en Electrotechnique et Electronique de Nancy (laboratoire) .

Le président du jury était Jean-Paul Hautier.

Le jury était composé de Shahrokh Saadate, Jean-Paul Hautier, Eric Monmasson, Philippe Ladoux, Philippe Poure.

Les rapporteurs étaient Eric Monmasson, Philippe Ladoux.


  • Résumé

    Les convertisseurs statique à structure tension sont des éléments essentiels de nombreux systèmes d'électronique de puissance tels que les variateurs de vitesse des machines alternatives, les alimentations sans interruption et les filtres actifs. Les défaillances d’un convertisseur, qu’elles proviennent d’un des composants de puissance commandables ou d’un des capteurs mis en œuvre, conduisent à la perte du contrôle des courants de phase. Ces défaillances peuvent provoquer de graves dysfonctionnements du système, voire conduire à sa mise hors tension. Par conséquent, afin d'empêcher la propagation de défauts aux autres composants et assurer la continuité de service en présence de défaut, des méthodes efficaces et rapides de détection et de compensation de défauts doivent être mises en œuvre. Dans ces travaux de thèse nous avons étudié un convertisseur triphasé à structure tension "fault tolerant". Ce convertisseur assure la continuité de service, en mode normal, en présence de défauts éventuels d’un semi-conducteur ou d’un capteur de courant. Dans ces travaux, nous avons choisi comme cas d’application le filtre actif parallèle (FAP) triphasé afin de valider la continuité de service du convertisseur "fault tolerant" lors de défauts. Les résultats expérimentaux montrent les performances et l’efficacité du convertisseur "fault tolerant" proposé. Pour réduire autant que possible le temps de détection du défaut, nous avons ciblé un composant numérique de type FPGA (Field Programmable Gate Array). Nous avons également proposé dans ce mémoire un nouveau flot de conception et de prototypage dit "FPGA in the loop" qui permet de réduire le temps de développement.

  • Titre traduit

    Continuity of service of three-phase power converters and “FPGA in the Loop” prototyping : application to shunt active filter


  • Résumé

    Voltage source converters (VSC) are essential components of many power electronics systems such as variable speed AC machines, uninterrupted power supplies and active power filters. A sudden failure in one of the used power switches or the current sensors decreases system performances and leads to disconnect the system. Moreover, if the fault is not quickly detected and compensated, it can lead to hard failure. Hence, to reduce the failure rate and to prevent unscheduled shutdown, effective and fast fault detection and compensation schemes must be implemented. In this thesis work we have studied a fault tolerant VSC. This converter provides the continuity of service in the presence of a semiconductor or a current sensor fault. In this work, we have chosen the shunt active power filter application to validate the studied fault tolerant VSC performances. The experimental results confirms the satisfactory performances and efficiency of the proposed fault tolerant VSC. To minimize the fault detection time, we targeted a FPGA (Field Programmable Gate Array) component. We also proposed in this thesis a new methodology to design and prototype so-called “FPGA in the Loop” that will reduce development time of the digital controllers.


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