Etude de la commutation dans les convertisseurs à interrupteurs bidirectionnels bicommandables. Contribution à la gestion de la commutation entre interrupteurs commandés PDF Download
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PAR UNE LOI DE COMMANDE ADAPTEE, LES STRUCTURES DE CONVERTISSEURS STATIQUES DIRECTS A INTERRUPTEURS BIDIRECTIONNELS BICOMMANDABLES PERMETTENT DE CREER TOUTES LES FONCTIONS DE CONVERSIONS POSSIBLES. LES TRAVAUX PRESENTES DANS CETTE THESE CONCERNENT L'ETUDE DE LA COMMUTATION PROPRE A CE TYPE DE CONVERTISSEURS, CELLE-CI PRESENTANT LA PARTICULARITE DE S'EFFECTUER TOUJOURS ENTRE DEUX INTERRUPTEURS COMMANDES. APRES UNE ETUDE THEORIQUE DES CONDITIONS DE COMMUTATION DES INTERRUPTEURS BIDIRECTIONNELS BICOMMANDABLES ET UN RAPPEL DES POSSIBILITES DE SYNTHESE DE CEUX-CI A PARTIR D'INTERRUPTEURS DEUX ET TROIS SEGMENTS, NOUS DETERMINONS COMMENT ATTEINDRE, PAR DIFFERENTES TECHNIQUES DE COMMANDE, UNE COMMUTATION AVEC DES CONTRAINTES MINIMALES. NOUS AVONS CARACTERISE LE COMPORTEMENT DE LA CELLULE DE COMMUTATION POUR UNE DE CES TECHNIQUES DE COMMANDE. CETTE ETUDE MONTRE LA FAISABILITE D'UN ASSERVISSEMENT QUI GERE LES TEMPS DE DECALAGE APPLIQUES ENTRE LES SIGNAUX DE COMMANDE DES INTERRUPTEURS EN FONCTION DES CONTRAINTES MESUREES. ENFIN, NOUS AVONS ETUDIE L'ADAPTATION DE CES TECHNIQUES AU BRAS D'ONDULEUR A TRANSISTORS MOSFETS. L'UTILISATION D'UNE COMMANDE DE TYPE BIDIRECTIONNEL PERMET D'EMPECHER LA CONDUCTION DES DIODES PARASITES ET AINSI D'EVITER LE COURANT DE RECOUVREMENT DE CELLES-CI SANS AJOUT DE COMPOSANTS DE PUISSANCE SUPPLEMENTAIRES
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PAR UNE LOI DE COMMANDE ADAPTEE, LES STRUCTURES DE CONVERTISSEURS STATIQUES DIRECTS A INTERRUPTEURS BIDIRECTIONNELS BICOMMANDABLES PERMETTENT DE CREER TOUTES LES FONCTIONS DE CONVERSIONS POSSIBLES. LES TRAVAUX PRESENTES DANS CETTE THESE CONCERNENT L'ETUDE DE LA COMMUTATION PROPRE A CE TYPE DE CONVERTISSEURS, CELLE-CI PRESENTANT LA PARTICULARITE DE S'EFFECTUER TOUJOURS ENTRE DEUX INTERRUPTEURS COMMANDES. APRES UNE ETUDE THEORIQUE DES CONDITIONS DE COMMUTATION DES INTERRUPTEURS BIDIRECTIONNELS BICOMMANDABLES ET UN RAPPEL DES POSSIBILITES DE SYNTHESE DE CEUX-CI A PARTIR D'INTERRUPTEURS DEUX ET TROIS SEGMENTS, NOUS DETERMINONS COMMENT ATTEINDRE, PAR DIFFERENTES TECHNIQUES DE COMMANDE, UNE COMMUTATION AVEC DES CONTRAINTES MINIMALES. NOUS AVONS CARACTERISE LE COMPORTEMENT DE LA CELLULE DE COMMUTATION POUR UNE DE CES TECHNIQUES DE COMMANDE. CETTE ETUDE MONTRE LA FAISABILITE D'UN ASSERVISSEMENT QUI GERE LES TEMPS DE DECALAGE APPLIQUES ENTRE LES SIGNAUX DE COMMANDE DES INTERRUPTEURS EN FONCTION DES CONTRAINTES MESUREES. ENFIN, NOUS AVONS ETUDIE L'ADAPTATION DE CES TECHNIQUES AU BRAS D'ONDULEUR A TRANSISTORS MOSFETS. L'UTILISATION D'UNE COMMANDE DE TYPE BIDIRECTIONNEL PERMET D'EMPECHER LA CONDUCTION DES DIODES PARASITES ET AINSI D'EVITER LE COURANT DE RECOUVREMENT DE CELLES-CI SANS AJOUT DE COMPOSANTS DE PUISSANCE SUPPLEMENTAIRES
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L'interrupteur bidirectionnel bicommandable bloque des tensions positives et négatives. A l'état passant, il accepte des courants positifs ou négatifs. De plus, il est commandable a l'ouverture et a la fermeture. Il constitue l'interrupteur le plus général. Ces interrupteurs sont associes pour former la cellule élémentaire d'un convertisseur direct généralise. A cause de la topologie du commutateur, les composants subissent des surtensions et/ou des surintensités lors des changements d'état du convertisseur. Une stratégie de commande est proposée pour approcher la commutation entre deux interrupteurs bidirectionnels est alors équivalente a celle entre un transistor et une diode. La cellule élémentaire réalisée est mise en ouvre dans deux convertisseurs monophasés ac/ac. Le premier génère a sa sortie une tension efficace constante et égale a 48v, le courant nominal est le 12a. Le second est employé pour améliorer le facteur de puissance au niveau du réseau. Des améliorations de la stratégie de commande sont possibles. Deux voies d'investigations sont présentées. Dans l'une l'interrupteur bidirectionnel bicommandable est décompose en deux interrupteurs trois segments. Dans l'autre, la generalite de l'interrupteur bidirectionnel bicommandable est conservée; un seul interrupteur est commande, son changement d'état provoque la commutation de l'autre interrupteur
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LES CONVERTISSEURS A INTERRUPTEURS BIDIRECTIONNELS BICOMMANDABLES OFFRENT DES POSSIBILITES FONCTIONNELLES TRES INTERESSANTES. TOUTEFOIS, COMME LA COMMUTATION S'EFFECTUE TOUJOURS ENTRE DEUX INTERRUPTEURS COMMANDES, ELLE NECESSITE UNE ETUDE PARTICULIERE. A PARTIR DES METHODES DE SYNTHESE, TROIS TOPOLOGIES REPONDANT A LA DEFINITION DE L'INTERRUPTEUR BIDIRECTIONNEL BICOMMANDABLE ONT ETE PRESENTEES. NOUS MONTRONS QU'EN DISSOCIANT L'INTERRUPTEUR QUATRE SEGMENTS EN DEUX INTERRUPTEURS TROIS SEGMENTS, LA COMMUTATION SPONTANEE PEUT ETRE RETROUVEE. CETTE APPROCHE N'EST CEPENDANT PAS APPLICABLE A UN INTERRUPTEUR BIDIRECTIONNEL MONOLITHIQUE. APRES AVOIR RAPPELE LES STRATEGIES DE COMMANDE DEJA MISES EN UVRE POUR RESOUDRE LE PROBLEME DE LA GESTION DES COMMUTATIONS, UN NOUVEAU CONCEPT APPELE COMMUTATION PSEUDO-SPONTANEE EST PRESENTE. CELUI-CI S'INSPIRE DES PHENOMENES ELECTRIQUES QUI PROVOQUENT LA COMMUTATION SPONTANEE D'UNE DIODE. AINSI, L'INTERRUPTEUR BIDIRECTIONNEL S'AMORCE AU PASSAGE PAR ZERO DE LA TENSION A SES BORNES ET SE BLOQUE LORSQUE LE COURANT QUI LE TRAVERSE S'ANNULE. CETTE APPROCHE PERMET DE REPRODUIRE LA COMMUTATION NATURELLE DANS UNE CELLULE COMPOSEE DE DEUX INTERRUPTEURS BIDIRECTIONNELS. L'ETUDE THEORIQUE ET PRATIQUE DE L'INTERRUPTEUR ET DE SA COMMANDE RAPPROCHEE A ETE FAITE. ELLE S'APPUIE SUR DES SIMULATIONS ET DES EXPERIMENTATIONS. ENFIN, POUR CORROBORER CE CONCEPT, LA MISE EN UVRE D'UN CONVERTISSEUR DIRECT ALTERNATIF/ALTERNATIF CONNECTE DIRECTEMENT SUR LE RESEAU DE DISTRIBUTION A ETE REALISEE
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DANS UN CONVERTISSEUR DIRECT MATRICIEL A INTERRUPTEURS BIDIRECTIONNELS BICOMMANDABLES (IBB), L'APPARITION DE SURTENSIONS ET DE SURINTENSITES LORS DES COMMUTATIONS CONSTITUE UN PROBLEME DELICAT A RESOUDRE. LES TRAVAUX PRESENTES DANS CETTE THESE APPORTENT UNE SOLUTION POUR LA REDUCTION DE CES CONTRAINTES. APRES UN RAPPEL DES DIFFERENTES STRUCTURES DE SYNTHESE DE L'INTERRUPTEUR BIDIRECTIONNEL BICOMMANDABLE, ET DES CONSEQUENCES QU'IMPLIQUE L'UTILISATION D'UN TEL INTERRUPTEUR TOTALEMENT COMMANDE, NOUS AVONS REALISE UNE ETUDE PHENOMENOLOGIQUE DES COMMUTATIONS SUR UNE CELLULE ELEMENTAIRE. CETTE ETUDE NOUS A PERMIS DE DETERMINER QU'IL EST POSSIBLE, QUELLE QUE SOIT LA STRUCTURE DES IBB, D'OBTENIR DES COMMUTATIONS A PERTES MINIMALES EN AJUSTANT LES TEMPS DE DECALAGE DES ORDRES DE COMMANDE DE CES INTERRUPTEURS EN FONCTION DES CONTRAINTES DETECTEES. UN CONVERTISSEUR CONTINU/CONTINU UTILISANT CE SYSTEME DE GESTION DES COMMUTATIONS PAR REGULATION DES TEMPS DE DECALAGE A ETE REALISE. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX OBTENUS ONT PERMIS DE VERIFIER QU'IL EST POSSIBLE DE REDUIRE EFFICACEMENT LES CONTRAINTES QUE SUBISSENT LES INTERRUPTEURS BIDIRECTIONNELS BICOMMANDABLES LORS DES COMMUTATIONS, EN N'AGISSANT QUE SUR LEURS COMMANDES, SANS AJOUTER DE COMPOSANTS SUPPLEMENTAIRES AU NIVEAU DU CIRCUIT DE PUISSANCE DU CONVERTISSEUR. NOUS AVONS ENSUITE PROPOSE DES AMELIORATIONS TECHNIQUES NECESSAIRES A LA REALISATION D'UN CONVERTISSEUR ALTERNATIF/ALTERNATIF. NOUS AVONS AUSSI POSE LES BASES DE LA CONCEPTION D'UNE CELLULE DE COMMUTATION TRIPHASEE, ELEMENT PRINCIPAL DU CONVERTISSEUR MATRICIEL TRIPHASE-TRIPHASE.
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LES CONVERTISSEURS DIRECTS A INTERRUPTEURS BIDIRECTIONNELS BICOMMANDABLES PERMETTENT DE REALISER TOUTES LES FONCTIONS DE CONVERSION POSSIBLES. LA MODIFICATION DE LA FONCTION DE CONVERSION NE NECESSITE QUE LE CHANGEMENT DE LA STRATEGIE DE COMMANDE ELOIGNEE SANS MODIFICATION DE LA TOPOLOGIE DU CIRCUIT DE PUISSANCE. MALGRE LEUR SOUPLESSE DE FONCTIONNEMENT, LE DEVELOPPEMENT DES CONVERTISSEURS DIRECTS EST FREINE ACTUELLEMENT PAR LA DIFFICULTE DE MAITRISER CORRECTEMENT LES COMMUTATIONS SI PARTICULIERES DONT ILS SONT LE SIEGE. L'IDEE DEVELOPPEE DANS CETTE THESE EST D'UTILISER L'EXTRAORDINAIRE POTENTIEL DE LA MICROINFORMATIQUE POUR RESOUDRE AU MIEUX LES DIFFICULTES LIEES AUX COMMUTATIONS DES INTERRUPTEURS BIDIRECTIONNELS. LE BUT DU TRAVAIL CONSISTE EN LA MAITRISE DES COMMUTATIONS PAR L'INTERMEDIAIRE D'UNE COMMANDE RAPPROCHEE MICROPROGRAMMEE DANS LE CAS D'UN CONVERTISSEUR TRIPHASE MATERIALISE PAR UN PROTOTYPE. LA PREMIERE PARTIE DU RAPPORT ABORDE LES ASPECTS THEORIQUES DE LA CONVERSION DIRECTE ET PRESENTE DES ALGORITHMES ORIGINAUX ET PERFORMANTS DE GESTION DE LA COMMUTATION QUI VISENT A RAMENER, DES QUE C'EST POSSIBLE, LA COMMUTATION ENTRE DEUX INTERRUPTEURS COMMANDES A UNE COMMUTATION ENTRE UN COMPOSANT COMMANDE ET UN AUTRE COMMUTANT NATURELLEMENT : C'EST LE PRECONDITIONNEMENT. ENSUITE, POUR COMPLETER LA COMMANDE DU CONVERTISSEUR TRIPHASE, LA METHODE DU SPACE VECTOR EST ANALYSEE ET ADAPTEE AU PRECONDITIONNEMENT. LA DEUXIEME PARTIE PRESENTE LA REALISATION D'UN CONVERTISSEUR TRIPHASE / MONOPHASE AVEC CHANGEMENT DE FREQUENCE D'UNE PUISSANCE DE L'ORDRE D'UN KVA AFIN DE VALIDER NOTRE COMMANDE RAPPROCHEE MICROPROGRAMMEE. LE FONCTIONNEMENT DE CE PROTOTYPE EST PRESENTE A L'AIDE DE RELEVES EXPERIMENTAUX ET COMPARE AU FONCTIONNEMENT THEORIQUE. POUR FINIR, NOUS ABORDONS LES PERSPECTIVES DE REALISATION D'UN CONVERTISSEUR TRIPHASE / TRIPHASE DIRECT UTILISANT L'ALGORITHME DE COMMANDE RAPPROCHEE MIS AU POINT DURANT CETTE ETUDE ET DONT LA GESTION SERA ENTIEREMENT MICROPROGRAMMEE.
Author: Bernard Dhalluin Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 262
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L'etude realisee concerne la modelisation comportementale d'interrupteurs de puissance permettant l'etude globale du fonctionnement d'un convertisseur et l'analyse des changements d'etat. En examinant les interactions entre l'interrupteur et son environnement pendant les commutations, nous montrons que le comportement d'un interrupteur est identique a celui d'un limiteur de vitesse de courant et de tension. Pour valider ces concepts, nous developpons un limiteur de vitesse de courant, servant de base a l'elaboration des micromodeles d'interrupteur bicommandable et de la diode. Le simulateur de convertisseurs statiques simrese a permis l'implantation des micromodeles proposes. Apres une description complete de l'aspect fonctionnel du logiciel, nous presentons les modifications apportees dans le code de calcul pour d'une part augmenter la precision du simulateur et, d'autre part favoriser l'introduction des micromodeles. Ils sont valides a partir de cas concrets et quelques exemples d'exploitation sont presentes
Author: Arnaud Deleu Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 484
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LE TRAVAIL PRESENTE EST UNE CONTRIBUTION AUX OBJECTIFS SUIVANTS: DESCRIPTION DES FONDEMENTS DE LA CONVERSION D'ENERGIE ELECTRIQUE AU TRAVERS DE DISPOSITIFS A SEMI-CONDUCTEURS, PROPOSITION DE TERMINOLOGIE, VOCABULAIRE ET METHODES ADAPTEES. DANS UN PREMIER TEMPS, IL S'ATTACHE A DECRIRE LES INTERRUPTEURS ELEMENTAIRES PUIS LEURS DIFFERENTES ASSOCIATIONS A L'AIDE DES RESEAUX DE PETRI. LE FONCTIONNEMENT COMPLET DE L'INTERRUPTEUR BIDIRECTIONNEL ET BICOMMANDABLE EST L'ABOUTISSEMENT DE CETTE PREMIERE ETAPE. LA DESCRIPTION DU FONCTIONNEMENT D'UNE CELLULE DE COMMUTATION ELEMENTAIRE CONDUIT, A PARTIR D'UNE ANALYSE SANS A PRIORI, A UNE VERITABLE DEMARCHE DE CONCEPTION DE LA COMMANDE DE LA CELLULE EN FONCTION DES INTERRUPTEURS QUI LA COMPOSENT. LE CONVERTISSEUR EST ENSUITE PRESENTE COMME UN ASSEMBLAGE DE N#C CELLULES DE COMMUTATION A N#K INTERRUPTEURS: IL EN DECOULE UNE DENOMINATION DE CONVERTISSEUR N#C/N#K EXCLUSIVEMENT LIEE A SA TOPOLOGIE ET NON A SA FONCTION. LA MODELISATION, BASEE SUR UN SYSTEME DE REPRESENTATION MINIMALE, EST FACILITE PAR L'USAGE DU GRAPHE INFORMATIONNEL CAUSAL. L'INVERSION DU GRAPHE ETABLIT DE MANIERE RIGOUREUSE TOUTES LES ETAPES DE LA COMMANDE DU PROCESSUS. LA SECONDE PARTIE EST UNE APPLICATION DE LA DEMARCHE PRECEDENTE DANS LE CAS DE LA CONCEPTION ET DE LA REALISATION D'UNE SOURCE DE COURANT CONTINU BIDIRECTIONNELLE A FACTEUR DE PUISSANCE QUASI UNITAIRE, SUR UN RESEAU MONOPHASE OU TRIPHASE. OUTRE LA COMMANDE EFFECTIVE DES INTERRUPTEURS, L'INTERET PRINCIPAL RESIDE DANS L'EXPLOITATION COMPLETE DE LA FONCTIONNALITE DU CONVERTISSEUR EN PRIVILEGIANT, SUIVANT LE CAS DE FIGURE, LA MODULATION DU COURANT REDRESSE OU LA MODULATION DES TENSIONS ALTERNATIVES. LA COMPLEMENTARITE DE CES DEUX TYPES DE COMMANDE PERMET DE RESOUDRE CLAIREMENT LE PROBLEME COMPLEXE DU FONCTIONNEMENT DE CE CONVERTISSEUR POUR LES FAIBLES VALEURS DE COURANTS REDRESSES (CAS DU DEMARRAGE OU DU CHANGEMENT DE SIGNE)
Author: Jean-Jacques Huselstein
Author: Jean-Jacques Huselstein
Author: Christophe Jaunay
Author: Angel Abenia
Author: 
Author: Hervé Boulant
Author: CHRISTOPHE.. GATTARDI
Author: Kim Huyen Sphabmixay
Author: Bernard Dhalluin
Author: Arnaud Deleu
Author: Pascal Robert