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Etude de la Commande et de l'Observation d'une Nouvelle Structure de Conversion d'Energie de type SMC (Convertisseur Multicellulaire Superposé)

Lienhardt, Anne-Marie. Etude de la Commande et de l'Observation d'une Nouvelle Structure de Conversion d'Energie de type SMC (Convertisseur Multicellulaire Superposé). PhD, Institut National Polytechnique de Toulouse, 2006

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Official URL: http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000335/

Abstract

Ce manuscrit apporte une contribution à la commande et à l'observation du convertisseur multicellulaire superposé (SMC). Cette nouvelle structure de conversion d'énergie, brevetée en 2001, présente des caractéristiques très intéressantes qui lui confèrent un intérêt certain pour les applications industrielles de forte puissance. Les présents travaux ont pour objet principal d'améliorer le fonctionnement des convertisseurs SMC et de montrer leur compétitivité pour ce domaine d'application. Cet enjeu est atteint de deux manières différentes mais complémentaires : en positionnant le SMC dans le domaine basse tension/forte puissance, une gamme de tension réduite par rapport à son domaine de prédilection ; en développant des techniques d'observation des tensions internes de la structure, afin de réduire son coût et d'assurer son fonctionnement optimal et sécurisé. La première partie de ce mémoire est consacrée à la présentation du fonctionnement, de la commande et des propriétés associées aux principales structures multiniveaux. Il s'agit de montrer l'intérêt que représente la topologie SMC dans les systèmes de conversion de puissance vis-à-vis des autres convertisseurs de cette famille. Nous effectuons ensuite une étude comparative des pertes, performances et coûts des topologies d'onduleurs 2 et 3 niveaux à base d'IGBT pour une application basse tension/forte puissance. L'enjeu consiste à légitimer l'utilisation du SMC à ce niveau de tension par rapport aux topologies classiques et multiniveaux concurrentes. La deuxième partie de ce manuscrit est dédiée à l'observation fine en temps réel des tensions internes de la structure SMC. Le contrôle actif de ces dernières revêt en effet un caractère important, car il conditionne la survie du convertisseur en garantissant une répartition équilibrée des contraintes en tension sur les semi-conducteurs de puissance. Cet équilibrage actif nécessite la connaissance de ces grandeurs à l'échelle de la période de découpage. La suppression des capteurs différentiels nécessaires permettrait donc de réduire de manière significative le coût global de ces structures dans le cadre d'applications industrielles. Nous présentons ainsi trois méthodes d'estimation : un reconstructeur de tension, une structure d'observation basée sur une simulation numérique en temps réel du système associée à une mesure de tension et un observateur à modes glissants. Ces techniques sont toutes validées par simulation sur des structures multicellulaires superposées à 3 cellules de commutation. L'observateur à modes glissants est également validé expérimentalement pour un onduleur SMC 7 niveaux triphasé 15kVA. Son implantation est réalisée à l'aide d'une carte numérique associant un DSP et un FPGA.

Item Type:PhD Thesis
Uncontrolled Keywords:
Institution: Université de Toulouse > Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT
Laboratory name:
Research Director:
Gateau, Guillaume and Meynard, Thierry
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Deposited By: admin admin
Deposited On:21 Nov 2012 13:48

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