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Evaluation et optimisation de la bande passante des convertisseurs statiques : application aux nouvelles structures multicellulaires

Aimé, Martin (2003) Evaluation et optimisation de la bande passante des convertisseurs statiques : application aux nouvelles structures multicellulaires. (Evaluation and optimization of the bandwidth of static converters : application to multi-cell converters.)

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Abstract

Grâce aux progrès technologiques réalisés ces dernières années dans le domaine de l'électronique de puissance, les convertisseurs statiques voient progressivement leur champ d'applications s'élargir. Certaines de ces nouvelles applications, telles que le filtrage actif et la dépollution de réseaux électriques, ou l'alimentation de machines à courant alternatif pour des applications particulières, sont très exigeantes en terme de performances dynamiques des convertisseurs statiques, pour ensuite les optimiser. Nous avons organisé ce mémoire de thèse en quatre chapitres. Le premier chapitre rappelle brièvement les principales structures de convertisseurs multiniveaux existantes, et les différentes stratégies de contrôle des convertisseurs multicellulaires. Le second chapitre met en évidence différents outils théoriques permettant d'évaluer et de quantifier les performances dynamiques des convertisseurs statiques. Ces outils sont ensuite utilisés pour comparer les performances obtenues en boucle ouverte, avec deux stratégies différentes de Modulation de Largeur d'Impulsion. Une stratégie optimisée de MLI, résultat d'un compromis entre les deux, est enfin présentée. Le troisième chapitre présente une nouvelle stratégie de commande (en boucle fermée) du convertisseur multicellulaire, basée sur le contrôle de la valeur crête du courant de sortie, et avec une fréquence de découpage imposée. Les performances statiques et dynamiques de cette commande sont étudiées. Le quatrième chapitre traite de la réalisation expérimentale de la commande en mode courant introduite au chapitre trois. Ce chapitre détaille en particulier l'implantation de l'algorithme de commande dans un FPGA. Enfin, en conclusion de cette thèse, nous envisagerons des axes de recherche pour améliorer la commande en mode courant, et en élargir le champ d'applications. ABSTRACT : Thanks to the technological progress achieved in the field of power electronics, the use of static converters has spread to new applications. In particular, some applications such as active filtering or the supply of special AC machines require power converters having good dynamic performances. The subject of this thesis is to evaluate systematically the dynamic performances of multi-cell converters, and then to optimize these performances. This document is organized in four chapters. The first one summarizes the main multilevel converter structures, and some control strategies dedicated to these structures. The second chapter presents the evaluation criteria chosen to quantify the dynamic performances of static converters. These criteria are then used to compare the performances obtained with two different PWM strategies. An optimized strategy which results from a trade-off between the two former strategies is then introduced. The third chapter shows a new control strategy of multi-cell voltage source converters. This new strategy enables to control the peak current at a fixed switching frequency. The operation of this controller is explained, and the results obtained by digital simulations are presented and discussed. The fourth chapter deals with the experimental achievement of the peak current control. In particular, the implementation of the control algorithm within a FPGA is demonstrated. Finally, the conclusion of this thesis presents some orientations for further developments, in order to improve the current control strategy and to widen its field of applications.

Department:Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique Industrielle - LEEI (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Meynard, Thierry
Uncontrolled Keywords:Convertisseurs statiques multiniveaux/multicellulaires - Modulation de Largeur d'Impulsion - Bande passante - Performances dynamiques - Commande en mode courant – FPGA. KEYWORDS : Multi-cell converters - Dynamic performances - Pulse Width Modulation - Peak current control - Bandwidth - FPGA
Subjects:Electronics > Circuits design / Microelectronics and microsystems
Deposited On:23 September 2004

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