Étude d'une cellule de commutation à interrupteurs bidirectionnels bicommandables PDF Download
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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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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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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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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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La modelisation d'une cellule elementaire de commutation a un transistor et une diode presentee au chapitre v ne pose pas de probleme particulier, pas plus que celle a deux interrupteurs trois segments bidirectionnels en courant. Il en va tout autrement des cellules utilisant des interrupteurs bidirectionnels en tension qui font l'objet du chapitre vi, et ce a cause des changements d'etat simultanes d'une diode et d'un transistor en serie. Les modeles spice standards ne donnent pas toujours des resultats satisfaisants quant a la repartition des tensions entre le transistor et la diode a l'etat bloque. Les modeles comportementaux proposes donnent des resultats plus satisfaisants qui permettent, dans le chapitre vii, d'etudier les conditions de commutation des ibtc realises par association anti-parallele d'interrupteurs bidirectionnels en tension. Les informations recueillies au cours de la realisation de ce travail ont permis la mise au point d'un dispositif de commande des transistors a grille isolee qui reduit les contraintes sur les interrupteurs dans les differentes configurations de cellules, et en particulier celle a ibtc.
Author: Christophe Jaunay
Author: Christophe Jaunay
Author: Jean-Jacques Huselstein
Author: Angel Abenia
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