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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MOHAMED BOUDIAF - M’SILA Mémoire présenté pour l’obtention Du diplôme de Master Académique Par: ABDELAZIZ Saad Intitulé Soutenu devant le jury composé de: Dr. BENTOUMI.M Université de m'sila Président Dr. ZORIG.A Université de m'sila Rapporteur Dr. MEZAACHE.A Université de m'sila Examinateur Année universitaire : 2018/2019 Commande et implémentation d'un Onduleur De tension triphasé FACULTE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT ELECTRONIQUE N° :……………………………………….. DOMAINE : SCIENCE ET TECHNOLOGIE FILIERE : ELECTRONIQUE OPTION : SYSTEMES EMBARQUES DEDICACE Je dédie ce modeste travail à mes chers parents, qui m’ont encouragé, aidé et soutenu, pour qu’enfin je puisse réussir ce projet de fin d’études. Comme je le dédie à : - Mes frères : abd elkader, samir, fares et A.RAHIM, et ma soeur : aicha. - Mes amis intimes messaoud, djaber, Salim, berra, rachid, aymen, abd elkader, boucetta….. - Toute la promotion de l’année 2019 de l’université de M’sila, et tous ceux qui connaissent Saad soit à l’intérieur du pays ou à l’extérieur. Abd elaziz Saad REMERCIEMENT Nous remercions Dieu, le tout puissant, pour nous avoir donné, le courage, la patience, la volonté et la force nécessaires, pour affronter toutes les difficultés et les obstacles, qui se sont hissés au travers de notre chemin, durant toutes nos années d’études. Nous exprimons nos remerciements à notre prometteur Monsieur ZORIG ABDELMALIK pour l'assistance qu'il nous a témoignée tout au long de ce travail, qu'il trouve ici l'expression de notre gratitude pour ses conseils. Nos remerciements les plus sincères sont adressés à nos enseignants, qui ont contribué durant nos études à l’université de m’sila et spécialement les enseignants du département d’électronique. Surtout les gens de laboratoire . Sans oublier tous ceux qui nous ont aidé de prés ou de loin. Table des matières I Table des matières Introduction générale _________________________________________________________ 1 Chapitre I Modélisation de l'onduleur de tension triphasé à deux niveaux I.1. Introduction ____________________________________________________________ 3 I.2. Définition de l’onduleur de tension __________________________________________ 4 I.3. Classification des onduleurs _______________________________________________ 4 I.3.1 Classification selon le nombre de phases _____________________________________ 4 I.3.1.1 Onduleur monophasé __________________________________________________ 4 I.3.1.1.1 Onduleur avec transformateur à point milieu ______________________________ 4 I.3.1.1.2 Onduleur en demi-pont ______________________________________________ 5 I.3.1.1.3 Onduleur en pont __________________________________________________ 5 I.3.1.2 les onduleurs triphasés ________________________________________________ 6 I.3.2 Classification selon la nature de la source d'entrée ______________________________ 6 I.3.3 Classification selon la nature des interrupteurs de puissance _______________________ 7 I.3.4 Classification selon les Nombres des niveaux de tension de sortie _________________ 7 I.4 Modélisation de l’onduleur triphasé à deux niveaux ____________________________ 8 I.4.1 Structure de base d'un onduleur triphasé à deux niveaux _________________________ 8 I.4.2. Fonction de commutation _________________________________________________ 9 I.4.3 Tension de sortie ________________________________________________________ 9 I.5 Modélisations d'un onduleur triphasé à deux niveaux avec filtre LC _______________ 11 I.5.1 Modélisation du système (onduleur +filtre LC+charge) dans le repère abc___________ 11 I.5.2 Modélisation du système (onduleur+filtre LC+charge) dans le repère αβ ______ 12 I.5.3 Modélisation du système (onduleur +filtre LC+charge) dans le repère dq _________ 12 Table des matières II I.6 Conclusion ____________________________________________________________ 13 Chapitre II Commande linéaire d'un onduleur de tension triphasé à deux niveaux II.1. Introduction _________________________________________________________ 14 II.2. Techniques de commande onduleur triphasé _______________________________ 15 II.2.1 Commande par hystérésis _______________________________________________ 15 II.2.2. Commande plein onde _________________________________________________ 15 II.2.2.1 Commande plein onde 180° __________________________________________ 16 II.2.2.2 Commande plein onde décalée 120° ___________________________________ 16 II.2.3 Commande par la modulation de largeur d’impulsion _________________________ 17 II.2.4 Commande par MLI vectorielle ou SVM (Space Vector Modulation) ____________ 17 II.2.4.1 Représentation vectorielle des vecteurs de tension d'un onduleur à deux niveaux 18 II.2.4.2 Principe de la modulation vectorielle (SVM) _____________________________ 21 II.2.4.3 Localisation du vecteur de référence ___________________________________ 21 II.2.4.4 Calcul des temps de commutation _____________________________________ 22 II.2.4.5 Génération des impulsions de commande _______________________________ 24 II.3 Synthèse d'une commande linéaire pour un onduleur de tension débité un charge résistive via un filtre LC _________________________________________________________________ 26 II.3.1 Synthèse du régulateur des tensions des condensateurs dans le repère dq __________ 27 II.3.2 Synthèse du régulateur des courants des inductances dans le repère dq ____________ 27 II.4 Résultats de simulations ____________________________________________________ 28 II.4.1 Validation de l'algorithme de la modulation vectorielle (SVM) __________________ 28 II.4.2 Performances du système avec une tension de référence fixe ___________________ 30 II.4.3 Performances du système avec une variation brusque de tension de référence ______ 33 II.5. Conclusion __________________________________________________________ 36 Chapitre III Réalisation d’un onduleur de tension triphasé piloté par la modulation vectorielle III.1. Introduction _________________________________________________________ 37 III.2. Description du banc d’essai réalisé _______________________________________ 37 III.2.1 Carte de développement DSP TMS320F28335 ____________________________ 39 Table des matières III III.2.2 Circuit du pilote et de protection du IGBT ________________________________ 40 III.2.3 Onduleur de tension triphasé __________________________________________ 41 III.3 Résultats expérimentaux __________________________________________________ 41 III.3.1. Validation de l'algorithme de la modulation vectorielle (SVM) _________________ 41 III.3.2. Validation de l'algorithme de la modulation vectorielle avec filtre LC ___________ 45 III.4. Conclusion __________________________________________________________ 46 Liste des figures Liste des figures Chapitre I Figures ........................................................................................................................................................ Pages Figure (I.1): Schéma synoptique de la conversion continue- alternative ......................................... 3 Figure (I.2): Onduleur avec transformateur à point milieu ........................................................... 4 Figure (I.3): Montage pratique d'un onduleur en demi-pont ....................................................... 5 Figure (I.4): Structure d’un onduleur de tension monophasé (en pont) ………………………… 6 Figure (I.5): Structure d’un onduleur de tension triphasé ............................................................. 6 Figure (I.6): Onduleur de tension. (a) à base des Mosfet, (b) à base des IGBT …………………………... 7 Figure (I.7): Structure d’un onduleur triphasé à cinq niveaux ...................................................... 8 Figure (I.8): Structure d’un onduleur de tension triphasé à deux niveaux ................................... 9 Figure (I.9): Structure d’un onduleur de tension triphasé à deux niveaux alimentant une charge résistive via un filtre LC ………………………………………………………………………………………………… .......... 11 Chapitre II Figure (II.1): Principe de la modulation à hystérésis..................................................................... 15 Figure (II.2): Onduleur de tension triphasé ................................................................................... 15 Figure (II.3): Formes des signaux de commande des interrupteurs K1, K2, K3 ............................ 16 Figure (II.4): Formes des signaux de commande des interrupteurs K1, K2, K3 ............................ 17 Figure (II.5): Principe de la modulation de largeur d'impulsions ................................................... 17 Figure (II.6): Structure d’un onduleur de tension triphasé à deux niveaux .................................... 18 Figure (II.7): Diagramme vectoriel de l’onduleur à deux niveaux (hexagone de commutation) ... 19 Figure (II.8): Limitation du vecteur de référence * v ..................................................................... 20 Figure (II.9): Organigramme de calcul du secteur. ....................................................................... 21 Figure (II.10): Principe de génération des impulsions de commande par MLI vectorielle ............ 24 Figure (II.10)(suite): Principe de génération des impulsions de commande par MLI vectorielle .. 25 Figure (II.11): Logigramme de la modulation vectorielle à deux niveaux. .................................... 25 Figure (II.12): Schéma global de la commande linaire d'un onduleur de tension débite alimente une charge résistive via un filtre LC. .................................................................................................... 26 Figure (II.13): Boucle de régulation de la tension du bus continu. .............................................. 27 Figure (II.14): Schéma de régulation des courants de l'onduleur. ................................................. 28 Liste des figures Figure (II.15): Schéma bloc utilisé pour valider l'algorithme de la modulation vectorielle. ............ 29 Figure (II.16): Figure(II.16): Formes d’ondes des tensions d'un onduleur de tension à deux niveaux piloté par la modulation vectorielle: (a) Tensions au borne d'un interrupteur 0 a v , (b) Tension composées ab v .............................................................................................................................. 29 Figure (II.16)(suite): Figure(II.16): Formes d’ondes des tensions d'un onduleur de tension à deux niveaux piloté par la modulation vectorielle: (c) Tension simple an v .......................................... 30 Figure (II.17): Formes d’ondes des tensions et des courants d'un onduleur de tension à deux niveaux piloté par la modulation vectorielle: (a) Tension quadratique de la de charge et sa référence,(b) Tension directe de la de charge et sa référence......................................................... 31 Figure (II.17)(suite): Formes d’ondes des tensions et des courants d'un onduleur de tension à deux niveaux piloté par la modulation vectorielle: (c) Tension de la de charge stationnaire et sa référence,(d) courant quadratique de la charge et sa référence,(e) courant directe de la charge et sa référence. ........................................................................................................................................ 32 Figure (II.18): Formes d’ondes des tensions et des courants d'un onduleur de tension à deux niveaux piloté par la modulation vectorielle: (a) Tension quadratique de la de charge et sa référence,(b) Tension directe de la de charge et sa référence,(c) Tension de la de charge stationnaire et sa référence ................................................................................................................................. 34 Figure (II.18)(suite): Formes d’ondes des tensions et des courants d'un onduleur de tension à deux niveaux piloté par la modulation vectorielle: ,(d) courant quadratique de la charge et sa référence,(e) courant directe de la charge et sa référence. ............................................................. 35 Chapitre III Figure (III.1): Schéma synoptique du banc d’essai réalisé............................................................. 38 Figure (III.2): Photo du banc d’essai réalisé .................................................................................. 38 Figure (III.3) : Carte de développement DSP TMS320F28335. ................................................... 39 Figure (III.4): Schéma synoptique du circuit du pilotage et de protection des IGBTs................... 40 Figure (III.5): Carte d'isolation et pilotage réalisée. ....................................................................... 41 Figure (III.6): Onduleur de tension triphasé réalisé. ..................................................................... 41 Figure (III.7): Figure(II.7): Formes d’ondes des tensions d'un onduleur triphasé à deux niveaux piloté par la modulation vectorielle (amplitude des tensions de référence égale9V): (a) Tension simple d’une phase( an v ). ................................................................................................................ 42 Figure (III.7)(suite): Formes d’ondes des tensions d'un onduleur triphasé à deux niveaux piloté par la modulation vectorielle (amplitude des uploads/Industriel/ commande-et-implementation-d-x27-un-onduleur-de-tension-triphase.pdf