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Apport de la co-simulation dans la conception de l'architecture des dispositifs de commande numérique pour les systèmes électriques

Ruelland, Régis (2002) Apport de la co-simulation dans la conception de l'architecture des dispositifs de commande numérique pour les systèmes électriques.

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Abstract

Ce travail est issu d'un constat concernant l'Adéquation entre les contraintes associées aux Algorithmes de commande et l'Architecture d'un dispositif de commande numérique (A3). En effet, les contraintes temporelles et fonctionnelles de ces algorithmes se répercutent sur les choix architecturaux du dispositif. La répartition des tâches entre les parties "câblées" (composants logiques programmables) et les parties "programmées" (utilisation de microprocesseurs) ne peut plus se faire à priori étant donné les évolutions technologiques dans le domaine des composants numériques. La première partie de ce mémoire est consacrée à la présentation et à l'analyse des tâches potentielles d'un dispositif de commande dédié aux systèmes électriques avec leurs contraintes fonctionnelles et temporelles. Dans un second temps, une synthèse sur le co-design, thème de recherche dans le domaine de l'électronique numérique, est développée afin de présenter différentes voies de recherche sur les outils d'aide à la conception des dispositifs de commande. Dans la deuxième partie, un outil potentiel, nommé "co-simulation", est étudié afin d'en déterminer l'intérêt et les limites. Les différentes composantes nécessaires à la mise en place d'un environnement de co-simulation sont présentées et développées au travers d'exemples d'applications. Une partie de l'environnement de co-simulation est ensuite exploitée dans la troisième section afin d'étudier différentes solutions pour l'implantation d'observateurs dédiés aux convertisseurs multicellulaires séries. Des résultats expérimentaux concernant l'implantation d'un émulateur temps réel du convertisseur viennent enfin confirmer la validité de l'environnement de co-simulation que nous avons réalisé. La dernière partie est réservée à la synthèse du travail ainsi qu'aux conclusions et perspectives. ABSTRACT : This work results from a report about the lack of adequacy between the constraints of the control algorithms and the architecture of a control device. The timing and functional constraints of an algorithm has some consequences in the architectural choices of the control device. According to the technological progress in the electronic components, we cannot make the tasks distribution between the hardware part and the software part any more without particular analysis. The first part is dedicated to the introduction and the analysis of the main potential tasks which can be implanted on a control device for the electrical systems with their timing and functional constraints. Then, a synthesis about co-design which is a subject of research in the electronic domain is made. This synthesis introduces various ways of research on tools of aided to the design of control devices. In a second part, one of a possible tool is studied in order to show the interest and its limits. The different components used to build a co-simulation environment are presented and developed with some examples. In a third part, co-simulation elements are used to study various solutions on the implantation of particular observers. These observers are dedicated to a four level multicell converter. Some experimental results about an emulator of the multicell converter (which is a part of the observers) are shown and allow to validate the co-simulation environment built. The last part is dedicated to the synthesis of the work and to the conclusions and perspectives.

Department:Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique Industrielle - LEEI (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Hapiot, Jean-Claude
Uncontrolled Keywords:Co-simulation - Systèmes électriques - Architecture de commande numérique - Intégration numérique d'algorithme de contrôle - Electronique de puissance - FPGA. KEYWORDS : Co-simulation - Electrical systems - Architecture of digital control - Power electronics - Digital design of control laws - FPGA
Subjects:Electrical engineering > Energetics and transfer (systems and processes)
Deposited On:03 November 2004

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