Formalisme de modélisation et de synthèse des commandes appliqué aux convertisseurs statiques à structure matricielle

par Bruno François

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Jean-Paul Hautier.

Soutenue en 1996

à Lille 1 .

mots clés

• Convertisseurs matriciels
• Convertisseurs électriques
• Réseaux neuronaux (informatique)
• Modèles mathématiques
• Redresseurs de courant électrique

Résumé

Un convertisseur statique de puissance constitue généralement l'articulation de deux axes, l'un comprenant les sources et les charges, l'autre l'ensemble des organes de commande disposes selon une hiérarchie fonctionnelle. Les travaux rassembles dans ce mémoire concernent une méthode de conception systématique de l'axe de commande. Des concepts de modélisation déjà établis par ailleurs sont enrichis dans un objectif de généralisation d'une part, de formalisation d'autre part. L'inversion du modèle de connaissance ainsi obtenu conduit à déterminer la fonction devant être remplie par l'automate de commande rapprochée: asservissement des grandeurs électriques rapides, modulation, génération des connexions. Cette dernière fonctionnalité fait l'objet de propositions originales dans l'art et la manière de synthétiser une séquence optimisée de commande des interrupteurs. Les ordres de fermeture et d'ouverture sont à définir selon la nature de la conversion à réaliser ; la méthode proposée, d'abord appliquée a une structure monophasée est ensuite présentée dans le cadre des structures triphasées/monophasées usuelles. Une technique particulière de modulation est nécessaire pour la réalisation d'optimisations: le modulateur de largeur et de position d'impulsions. L'étage hiérarchique supérieur est désigné micro calculateur de processus. Il est charge d'élaborer les consignes des grandeurs électriques internes au convertisseur. Les algorithmes requis sont parfois différents selon le niveau de puissance ou la multiplicité des fonctionnements du convertisseur concerne. Dans ces conditions, un étage de supervision du système, l'automate de contrôle des modes de marche, en assure la coordination par l'introduction d'une cohérence dans les objectifs issus du cahier des charges. Cette ressource décisionnelle est indispensable à l'optimisation des performances lors des transitions entre algorithmes. A cette fin, l'auteur propose des solutions originales, par interpolation et par réseaux de neurones. Des validations expérimentales, mettant alors en œuvre une architecture matérielle reposant sur un processeur de signal illustrent quelques-unes des solutions exposées et prouvent le bien-fondé du formalisme de synthèse.

Titre traduit

Formalism for modelling and controlling matrix converters

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