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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique ______________________________________ Université Dr. Tahar Moulay de Saïda Faculté de Technologie Département d’Electrotechnique Projet de Fin de Cycle En vue de l’obtention du diplôme de Licence (LMD) Spécialité : ELECTROTECHNIQUE Filière : ELECTROTECHNIQUE Intitulé : ETUDE ET MODELISATION D’UN CONVERTISSEUR triphasé AC/DC COMMANDE PAR LA TECHNIQUE MLI Présenté par : HADJI KHADIDJA SMAIL SOMIA Devant le jury : Examinateur : Pr. Miloud Yahia Président : Dr.Benyahia Tuteur : Pr. HARTANI Kada Soutenu le 05/06/2017 Promotion 2016-2017 Remerciements Avant tous, Nous remercions Dieu, qui nous a éclairé le chemin de la science et de la connaissance et nous a aidés à accomplir ce devoir et nous accorde le succès à l'achèvement de ce travail rencontrées. Nous tenons, avant tout, à exprimer notre profonde gratitude à Pr. HARTANI KADA, qui a assumée la direction de ce travail. Qu’elle veuille bien trouver ici l’expression de notre reconnaissance pour sa patience, sa disponibilité, ses conseils et son aide constante qu’il nous a apporté tout au long de ce travail. Nous remercions les membres de jury qui ont accepté de juger ce travail. Nous adressons notre vif remerciement à tous les enseignants qui, par leur enseignement, leur encouragement et leur aide, ont contribué à notre formation. Nos remerciements vont particulièrement aussi à tous ceux qui, par leur encouragement ou leur amitié, ont contribué à l’aboutissement de ce travail. Dédicace Nous dédions ce travail : À nos pères et mères qui nous ont donné le jour et nous ont apporté le soutien financier et morals si nécessaires à notre étude A nos frères et sœurs A tous nos enseignants, À tous les amis et tous ceux qui ont contribué de loin ou à proximité Finalement, Nous dédions ce travail à toute la promotion ELT licence 2016-2017 Sommaire Introduction générale --------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Chapitre 1 : Pollution Harmonique des Réseaux Electriques 1.1 Introduction ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 1.2 Problématiques des harmoniques ------------------------------------------------------------------------------------------- 2 1.2.1. Notion des Charges ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 1.2.2 Définition des harmoniques ------------------------------------------------------------------------------------------------ 5 1.2.2.1 Caractérisation des harmoniques --------------------------------------------------------------------------------------- 6 1.2.2.2 Décomposition d'un courant distordu périodique en série de Fourier ---------------------------------------- 8 1.2.3 Conséquences néfastes des harmoniques ------------------------------------------------------------------------------ 9 1.3 Perturbations produites par les redresseurs à commutation naturelle -------------------------------------------- 9 1.4 Solutions possibles pour réduire les harmoniques et d’améliorer la qualité de l’énergie ------------------- 11 1.4.1 Solutions traditionnelles de dépollution ------------------------------------------------------------------------------- 11 1.4.2 Solutions modernes à base d’électronique de puissance---------------------------------------------------------- 12 1.5 Conclusion ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 Chapitre 2 : Principales générations de redresseurs modernes dits non polluants 2.1 Introduction --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 2.1.1 Filtrage passif ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 2.1.2 Filtrage actif ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 16 2.1.2.1Filtre actif parallèle-FAP -------------------------------------------------------------------------------------------------- 16 2.1.2.2 Filtre actif série-FAS ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 17 2.1.2.3 Filtres actifs hybrides ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 17 2.2 Prélèvement sinusoïdal ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 18 2.2.1 Correction du facteur de puissance (PFC) ----------------------------------------------------------------------------- 18 2.2.2 Redresseurs à injection de courant ------------------------------------------------------------------------------------- 19 2.2.3 Redresseurs à MLI ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 19 2.2.3.1. Redresseur à MLI de courant ------------------------------------------------------------------------------------------ 20 2.2.3.2 Redresseur à MLI de tension ------------------------------------------------------------------------------------------- 20 2.3 Conclusion ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 22 Chapitre 3 : Modélisation d’un redresseur MLI triphasé 3.1 Introduction --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 23 3.2 Description du circuit de puissance d’un redresseur MLI ------------------------------------------------------------ 23 3.3 Modélisation du redresseur à MLI ----------------------------------------------------------------------------------------- 24 3.3.2 Modélisation de Park du redresseur MLI ----------------------------------------------------------------------------- 25 3.4 Structure d’orientation ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 27 3.4.1 Régulation de la tension du bus continu ------------------------------------------------------------------------------- 27 3.5 Technique de commande MLI ---------------------------------------------------------------------------------------------- 28 3.5.1 Caractéristiques de la MLI intersective --------------------------------------------------------------------------------- 28 2.5.2 Modélisation de la commande MLI intersective --------------------------------------------------------------------- 28 3.5.3 Les avantages de la technique MLI -------------------------------------------------------------------------------------- 29 3.6 Résultats de simulation ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 29 3.6.1 Fonctionnement en régime permanent (Normal) ------------------------------------------------------------------- 30 3.6.2 Application d’un échelon de tension ----------------------------------------------------------------------------------- 31 3.6.3 Réponse à un échelon de tension suivi de l’application d’une variation de la charge --------------------- 33 3.7 Conclusion ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 36 Conclusion générale ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 37 Références bibliographiques ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 39 Liste des figures Tableau 1.1. Vue d'ensemble sur les principaux phénomènes perturbateurs ---------------------------------------------------------- 1 Figure 1.1. Charge linéaire ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Figure 1.2. Charge non-linéaire ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Figure 1.3 : Les principaux convertisseurs statiques qui absorbent des courants non-sinusoïdaux ------------------------------ 1 Figure 1.4 : Décomposition d’un courant distordu en composantes harmoniques de rang 1 ,3 5, 7 et 9 ----------------------- 1 Figure 1.5 : Représentation d’inter-harmoniques et d’infra-harmoniques -------------------------------------------------------------- 1 Figure 1.6 : Spectre de fréquences d’un courant non-sinusoïdal --------------------------------------------------------------------------- 1 Figure 1.7 Digramme de Fresnel des puissances pour le cas d’une charge non linéaire. -------------------------------------------- 1 Figure 1.8 : Pont redresseur triphasé à diodes. ------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Figure 1.9 : Courants absorbés par le pont redresseur à diodes et spectre associé. -------------------------------------------------- 1 Figure 1.10 : Différents types de filtres harmoniques passifs. ------------------------------------------------------------------------------ 1 Figure 1.11 Combinaison de filtres passifs pour redresseur à thyristors. ---------------------------------------------------------------- 1 Tableau 2.1 : Récapitulatifs des configurations de base des filtres actifs. -------------------------------------------------------- 1 Figure 2.1 : Topologie du filtre actif parallèle de puissance.--------------------------------------------------------------------------------- 1 Figure 2.2 : Topologie du filtre actif série de puissance. -------------------------------------------------------------------------------------- 1 Figure 2.3 : Topologie du filtre actif hybride. ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Figure 2.4 : Structure et principe de commande d’un convertisseur AC/DC avec PFC. ----------------------------------------------- 1 Figure 2.5 : Schéma synoptique d’un redresseur triphasé à injection de courant. ---------------------------------------------------- 1 Figure 2.6 : Schéma de principe du redresseur MLI -------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Figure 2.7 : Topologie d’un redresseur à MLI triphasé de courant. ------------------------------------------------------------------------ 1 Figure 2.8. Topologie d’un redresseur à MLI triphasé de tension. ------------------------------------------------------------------------ 1 Figure 2.12 Circuit équivalent du redresseur à MLI à absorption de courant sinusoïdal et principe du transit --------------- 1 bidirectionnel de la puissance active --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Figure 3.1 : Schéma du redresseur à MLI --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Figure 3.2 : Représentation des différents repères --------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Figure 3.3 : Schéma bloc de la régulation de la tension de sortie dc v -------------------------------------------------------------------- 1 Figure 3.4 : Principe de la commande MLI intersective---------------------------------------------------------------------------------------- 1 Tableau 3.1 : spécification des paramètres du système -------------------------------------------------------------------------------------- 1 Figure 3.5 Résultats de simulation du système en fonctionnement normal ------------------------------------------------------------ 1 Figure 3.6 : les résultats de simulation pour 2éme essai ------------------------------------------------------------------------------------- 1 Figure 3.7 : les résultats de simulation pour 3éme essai ------------------------------------------------------------------------------------- 1 1 Introduction générale Une des applications la plus ancienne mais aussi la plus importante du domaine de l’électronique de puissance à l’heure actuelle concerne la conversion d’énergie, entre une source alternative et une source continue. Plus les structures utilisées sont à diodes pour les plus simples où à thyristors lorsqu’un réglage de puissance transitant vers la charge est nécessaire. Quels que soient leurs types ces redresseurs se comportent comme des charges non linéaires vues du réseau alternatif. Ils absorbent des courants non sinusoïdaux et consomment de la puissance réactive. Ces redresseurs perturbent le réseau d’alimentation en y injectant des courants harmoniques. Dans ce contexte et depuis une dizaine d’années, des convertisseurs statiques non-polluants à facteur de puissance élevé ont commencé à apparaître sur le marché concernant surtout la conversion AC/DC. En effet, des changements ont été apportés sur les ponts redresseurs conventionnels modifiant leur structure ou leur système de commande afin de réduire leur injection de courants harmoniques dans le réseau. Ces nouveaux convertisseurs AC/DC se distinguent par leur structure et par la manière de gérer les courants absorbés, ils sont répertoriés sous l’appellation de redresseurs à absorption de courant sinusoïdal. Parmi ces structures, les plus répandues et les plus attractives se trouvent le redresseur MLI. Il est caractérisé par un comportement quasi résistif vis-à-vis du réseau d’alimentation. Outre sa capacité à contrôler les courants absorbés et à fonctionner avec un facteur de puissance proche de l’unité, le redresseur MLI peut également opérer sous deux modes : redressement et régénération. Il contrôle ainsi l’écoulement de puissance active et réactive dans les deux directions. Cet avantage lui permet d’être exploité dans de multiples applications, plus particulièrement celles fonctionnant fréquemment en mode de régénération et nécessitant le contrôle de flux de puissance bidirectionnel (entraînements à vitesse variables par exemple). Ce convertisseur constitue actuellement un thème de recherche clé pour les spécialistes du domaine. Dans le cadre de ce travail, on s’intéressera à un convertisseur AC/DC à absorption sinusoïdale, notamment le redresseur MLI triphasé de tension. La commande de ce convertisseur est assurée par la technique MLI intersective qui semble le plus efficace, parce qu’elle est bien adaptée pour une implémentation numérique et montre des performances supérieures pour ce type de convertisseur. De manière à atteindre ces objectifs, ce mémoire est divisé en trois chapitres : Le premier chapitre porte sur la description de perturbations harmoniques engendrées par les charges non linéaires et sur les principales topologies de redresseurs triphasés non polluants pouvant intervenir dans un réseau électrique sans pollution harmonique. Le deuxième chapitre on se propose de présenter Principales générations de redresseurs modernes dits non polluants Dans le dernier chapitre, on à présenter de redresseur MLI triphasé et présente les résultats de simulation obtenus par le logiciel Matlab/Simulink. Ces résultats nous permettent de justifier l’utilité de la structure du redresseur triphasé commandé par la technique MLI en vue d’atténuer les courants harmoniques et améliorer le facteur de puissance de la uploads/Geographie/ etude-et-modelisation-dune-convertisseur-triphase-ac-dc-commande-par-la-technique-mli.pdf