Modélisation et commande d'un onduleur à sept niveaux à diodes flottantes : application à la conduite d'une machine asynchrone

Abstract

Cette thèse est focalisée sur l’étude et l’analyse du fonctionnement de l’onduleur à sept niveaux à diodes flottantes alimentant une machine asynchrone. Il s’agit en premier lieu d’établir un modèle mathématique de l’onduleur qui nous permet de mettre en valeur cette structure par rapport une structure conventionnelle. Nous nous sommes penchés par la suite sur l’optimisation de la commande par élimination d’harmoniques moyennant des algorithmes génétiques et essaims particulaires qui s’avèrent plus adaptés à ce sujet par rapport aux méthodes classiques d’optimisation. Ensuite, nous s'occupons du problème d’instabilité des tensions continues d’entrée de l’onduleur. Cet contrainte trouve sa solution par le biais de cascades à base de redresseurs PWM dotées ou non de circuits d’équilibrage des tensions du filtre capacitif intermédiaire. La commande des tensions de sortie des redresseurs d’entrée est réalisée à l’aide de régulateurs flous type-2. Les convertisseurs de fréquence ainsi conçus sont capables de fournir des tensions de meilleure qualité harmonique avec un facteur de puissance unitaire côté réseau. Cette thèse est organisée en quatre chapitres: Dans les paragraphes suivants, on explique brièvement le contenu de chacun. Le premier chapitre de ce travail sera consacré à l’établissement d’un modèle mathématique capable de refléter le comportement de l’onduleur à sept niveaux à diodes flottantes vis-à-vis les commandes développées. En outre, il permet de montrer l’utilité de cette structure par rapport à une structure classique à deux niveaux. La stratégie d’élimination d’harmoniques sera l’objet du deuxième chapitre. Deux méthodes évolutionnaires seront présentées et appliquées pour le calcul des angles de commutation des composants de puissance. Il s’agira de l’optimisation de la commande de l’onduleur par les algorithmes génétiques et les essaims particulaires. Dans le troisième chapitre, nous commencerons par énoncer les fondements de la logique floue type-2. En suite nous présenterons en détails les systèmes flous de types générale et intervalle. Enfin, nous décrirons la méthode de synthèse d’un régulateur flou assurant le réglage des tensions aux bornes des condensateurs dans des changeurs de fréquence à base de l’onduleur à sept niveaux à diodes flottantes. Le dernier chapitre sera notamment consacré à la stabilisation des tensions aux bornes des condensateurs à l’aide de circuits auxiliaires rajoutés au filtre capacitif intermédiaire. L’enjeu est de proposer des circuits d’équilibrage performants tout en réduisant le nombre de composants nécessaires à leur réalisation. Pour finir, la dernière partie de cette thèse sera dédiée à la conclusion générale. On évaluera l’ensemble de résultats obtenus et on proposera des possibles extensions des travaux réalisés dans cette thèse.