Diagnostic et commande tolérante aux défauts des convertisseurs multicellulaires

Abstract

Ce présent travail traite le diagnostic et la commande tolérante aux défauts des convertisseurs multicellulaires série par l’approche hybride. Il représente une continuation des travaux précédents sur ce thème de recherche. On a commencé par rappeler la modélisation de la structure multicellulaire afin d’utiliser un modèle instantané pour des fonctionnements hacheur et onduleur. Puis, ce modèle a été développé pour qu’il soit plus adapté à la nature hybride du convertisseur et ce pour faire la synthèse des lois de commande et des observateurs dont le but est de les exploiter dans le diagnostic à base d’observateur. Le diagnostic a été présenté en utilisant l’approche FDI pour détecter et localiser le défaut de type cellule du convertisseur. Une solution matérielle a été proposée pour garder la structure multicellulaire. Et enfin, une commande tolérante aux défauts basée sur la reconfiguration du modèle est appliquée pour des convertisseurs à trois et à quatre cellules. Ainsi le développement d’une commande tolérante aux défauts basée sur la reconfiguration de modèle avec une proposition d’une structure matérielle dont le but est de conserver la structure multicellulaire en cas où un défaut se produit. Le premier chapitre décrit l’état de l’art des convertisseurs multicellulaires série. On se concentre sur le principe de fonctionnement de cette structure de conversion et de ses caractéristiques. Trois type de modèles sont proposés dont l’un, qui est le modèle instantané, sera utilisé pour faire le développement d’une commande en boucle ouverte pour un fonctionnement hacheur et onduleur. Le deuxième chapitre est consacré pour la commande en boucle fermée afin d’assurer la régulation des tensions des condensateurs à leurs références. La représentation hybride du modèle du convertisseur à deux et à trois cellules est expliquée ici. On propose dans cette partie trois stratégies de commande, toutes de nature discrète, la commande hybride, la commande par mode glissant et la commande glissant hybride. Le troisième chapitre est dédié à l’étude de l’observabilité des tensions des condensateurs flottantes et la synthèse des observateurs par mode glissant d’ordre 1 et 2 d’un convertisseur à trois cellules. Dans le quatrième chapitre, on commence par rappeler les diverses notions du diagnostic des systèmes en général. Puis on s’intéresse aux défauts de types cellule des convertisseurs multicellulaires. L’approche de détection et de localisation de défauts (Fault Detection and Isolation) est appliquée aux convertisseurs à trois et à quatre cellules en utilisant la méthode de diagnostic à base d’observateur. Le dernier chapitre s’intéresse au développement d’une commande tolérante aux défauts (Fault Tolerant Control) qui représente une nouvelle discipline de l’automatique moderne. On décrit d’abord les différentes classifications des méthodes de la commande tolérante aux défauts puis, on propose une méthode basée sur la reconfiguration de modèle en utilisant l’approche FDI.