Contribution à l'étude et à l'impémentation sur circuits FPGA de la commande MLI à élimination sélective des harmoniques temps réel

Abstract

Les véhicules électriques (VE), faisant partie des systèmes embarqués, intègrent dans leur étages de commandes des convertisseurs statiques tels que les onduleurs. La motorisation des VEs étant dans ce cas basée sur les moteurs asynchrones. Les algorithmes de contrôle associés à ce type de systèmes devraient réponde, en plus des performances générales requises, à d'autre contraintes telles que réduction de la consommation d'énergie et le fonctionnement en temps réel. Grâce aux performances qu'elle offre, la modulation en largeur d'impulsions à l'élimination sélective des harmoniques (SHE PWM)est utilisée dans la commande de ces onduleurs du fait qu'elle permet à la fois l'élimination sélective des harmoniques et le contrôle séparé du couple et de la vitesse. C'est dans ce contexte, les travaux de cette thèse visent à étudier, concevoir et mettre en œuvre un variateur de vitesse pour VE utilisant un moteur asynchrone en proposant une technique SHE PWM calculée on-line et en temps réel. En premier lieu, l'algorithme SHE PWM proposé pour le calcul en temps-réel des angles de commutation, et qui est basé sur l'approximation polynomiale, est présenté. Ses performances sont évaluées en calculant les erreurs engendrées et en estimant l'espace mémoire requis. La validation Hardware in the Loop (HIL) est utilisée comme étape intermédiaire entre la simulation purement software et la vérification expérimentale. L'algorithme de commande est implémenté sur un support hardware FPGA Virtex 5 et l'étage de puissance est simulé en temps-réel en utilisant SimPower System. La vérification et validation expérimentales sont effectuées sur un variateur de vitesse, pour moteurs asynchrones, alimenté par un onduleur de tension. Les résultats expérimentaux obtenus sont présentés, évalués et discuté. Ils montrent un bon accord avec la simulation et prouvent la validité ainsi sua la précision de l'algorithme SHE PWM proposé. Les harmoniques sélectionnés sont effectivement éliminés et le fondamental est contrôlé avec précision. La tension et le courant de sortie présentent un excellent spectre de fréquence avec un faible taux de distorsions harmoniques et de faibles pertes de puissance.