Analyse et évaluation des performances électriques et thermiques du convertisseur matriciel indirect pentaphase

Abstract

Cette étude compare quatre stratégies de modulation appliquées à l’onduleur pentaphasé à source de tension (5PH-VSI) sous charge équilibrée et déséquilibrée : la modulation par largeur d'impulsion sinusoïdale (S-PWM), PWM avec injection de la cinquième harmonique (FH-PWM), la modulation vectorielle à deux vecteurs (2V-SVPWM) et la modulation vectorielle à quatre vecteurs (4V-SVPWM) ; et ces deux dernières appliquées au convertisseur matriciel indirect pentaphasé (5PH-IMC) sous charge équilibrée. Nous utilisons des simulations pour analyser les résultats en termes de : les harmoniques de bas ordre (), le taux maximal de réglage (TMR), la tension de mode commun (TMC) et la distorsion harmonique totale (THD). Un banc d'essai expérimental, comprenant un 5PH-IMC alimentant une charge R-L et contrôlé par une carte microcontrôleur STM32F4-DISCOVERY à faible coût, est utilisé pour la validation expérimentale. De plus, une approche mathématique est utilisée pour calculer les pertes thermiques totales (PTT), puis des simulations sont effectuées à l'aide du logiciel Piecewise Linear Electrical Circuit Simulation (PLECS) pour évaluer les schémas de modulation en termes de: pertes de conduction (PCD), pertes de commutation (PCM), PTT, l'efficacité et la résistance thermique maximale admissible du dissipateur thermique (RTAM). Les résultats indiquent que la méthode 4V-SVPWM démontre une efficacité supérieure en termes de THD. En outre, elle présente les PTT les plus basses à des fréquences de commutation élevées, permettant ainsi la meilleure efficacité et minimisant la RTAM. En revanche, la 2V-SVPWM offre le TMR le plus élevé, mais cela se fait au détriment de PTT élevées et de l'apparition de certaines HFF. De plus, elle présente la TMC le plus élevé pour une charge déséquilibrée. Les méthodes S-PWM et FH- PWM offrent l'avantage de simplicité.