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Chapitre III Commande Directe De Puissance III.1 Introduction Dans ce chapitre,

Chapitre III Commande Directe De Puissance III.1 Introduction Dans ce chapitre, on présente le principe de fonctionnement de cette nouvelle technique de commande, où on analyse en particulier le contrôle et la dynamique des grandeurs à contrôler. Dans un premier temps, on présentera l’analogie entre les méthodes de contrôle des redresseurs et des onduleurs. Puis on introduira d’une manière générale, le principe de fonctionnement de la DPC incluant tous le système. Dans une seconde partie, on développera la technique d’estimation des différentes grandeurs nécessaires pour le contrôle du convertisseur. Enfin, des représentations vectorielles seront établies pour permettre l’élaboration d’une étude de la dynamique du contrôle direct des puissances et indirect du courant. Ainsi le choix du type du régulateur (le nombre de niveau) et le nombre de secteurs. Le contrôle du redresseur à MLI peut être considéré comme un problème dual avec la commande d’un onduleur à MLI Fig.III.1. Plusieurs stratégies de contrôle ont été proposées dans les travaux récents de ce type de convertisseur à MLI. Bien que ces stratégies de contrôle puissent atteindre le même but global, un facteur de puissance élevé et un courant de forme presque sinusoïdale, leurs principes diffèrent. Par contre dans le nouveau contrôle proposé, Commande Directe de Puissance, il n’y a pas des boucles de régulation internes de courant ni bloc de modulation MLI. En effet, les états de commutation du convertisseur sont sélectionnés à partir d’une table de commutation. Cette dernière est basée sur l’erreur entre les puissances active et réactive estimées et leurs références [19]. 1 Stratégie De Contrôle D'un Redresseur à MLI Contrôle base sur la tension Contrôle base sur le flux virtuel VOC DPC VFOC VF-DPC Chapitre III Commande Directe De Puissance Redresseur à MLI Onduleur à MLI Commande Des Redresseur à MLI Commande Des Onduleur à MLI DPC DTC VOC FOC a v b v c v MAS a l b l c l a r b r c r Fig.III.1 Relation entre le contrôle des redresseurs à MLI et les onduleurs à MLI alimentant un moteur à induction. Les nouvelles techniques de contrôle des redresseurs à MLI, peuvent être généralement classifiées en deux Fig.III.2 [11], [14] : Techniques basées sur la tension. Techniques basées sur base du flux virtuel. 2 Chapitre III Commande Directe De Puissance Fig.III.2 Classification des méthodes de contrôle d’un redresseur à MLI . III.2. Principe de la commande directe de puissance : La commande directe de puissance (DPC) est basée sur le concept du contrôle direct du couple appliqué aux machines électriques. Le but est de contrôler directement la puissance active et réactive dans un redresseur MLI, le même principe a été appliqué pour contrôler le couple et le flux dans les machines électriques alternatives. Les régulateurs utilisés sont des comparateurs à hystérésis à deux niveaux pour les erreurs de puissance active et réactive instantanées p S et q S . La sortie des régulateurs avec le secteur où se trouve la position du vecteur de tension du réseau, constituent les entrées d'un tableau de commutation qui à son tour détermine l'état de commutation des interrupteurs, la référence de puissance active est obtenue à partir du régulateur de tension du bus continu [BOU-05],[BOL-09] . La Figure III.3 montre la configuration globale de la commande directe de puissance sans capteur de tension pour un redresseur à MLI. 3 Chapitre III Commande Directe De Puissance b l ref q ref p c 4 Chapitre III Commande Directe De Puissance Figure III.3: Configuration générale de la commande DPC. III.2.1 Estimation de la puissance instantanée La puissance active instantanée est définie par le produit scalaire entre les courants et les tensions de ligne. Alors que, la puissance réactive est définie par le produit vectoriel entre eux [BOU-05] [MAL-03]. S p jq   (III.1)   1 1 2 2 3 3 2 3 1 3 1 2 1 2 3 1 ( ) ( ) ( ) 3 s res s res s res s s res s s res s s res S v i v i v i v v i v v i v v i          (III.2) Cependant, l’expression (III.2) exige la connaissance des tensions du réseau. De ce fait, il faut exprimer les puissances par des autres expressions indépendantes des tensions du réseau. 5 Chapitre III Commande Directe De Puissance Alors, les expressions qui donnent l’estimation des puissances active et réactive instantanées sans capteur de tensions sont comme suit [BOU- 05] [BOL-09] :     1 2 3 1 2 3 11 1 21 2 31 3 1 3 2 1 11 2 3 21 3 1 31 1 2 ˆ 1 ˆ 3 ( ) ( ) ( ) 3 res res res res res res dc res res res res res res res dc res res res res res res di di di p L i i i v F i F i F i dt dt dt di di q L i i v F i i F i i F i i dt dt                                       (III.3) Les premières parties des deux expressions représentées précédemment présentent la puissance dans les inductances de ligne, notant ici que les résistances internes de ces inductances sont négligeables car la puissance active dissipée dans ces résistances est en fait beaucoup plus faible devant la puissance mise en jeu. Les autres parties représentent la puissance dans le convertisseur [BOU-05]. III.2.2 Estimation de la tension du réseau : Le secteur de la tension est nécessaire pour utiliser la table de commutation, donc la connaissance de la tension de ligne est essentielle. L’expression suivante donne les courants de ligne 1 2 3 , , res res res i i i dans les coordonnées stationnaires  [MAL-03], [BOU-05]: 1 2 3 1 1 1 2 2 2 3 3 3 0 2 2 res res res i i i i i                                (III.4) On peut écrire les expressions des puissances active et réactive comme suit : (123) (123) (123) (123) ˆ . ˆ s s s s s s p v i v i v i q v i v i v i                (III.5) 6 Chapitre III Commande Directe De Puissance L’écriture matricielle des expressions (III.5) est : ˆ ˆ s s s s i v v p v v i q                   (III.6) La tension peut être estimée par l’équation suivante : 2 2 ˆ ˆ 1 ˆ ˆ (i i ) s s v i i p i i v q                         (III.7) La transformée inverse de Concordia de la tension de ligne s’écrit : 1 2 3 1 0 ˆ ˆ 2 1 3 ˆ ˆ 3 2 2 ˆ 1 3 2 2 s s s s s v v v v v                                       (III.8) III.2.3 Détermination du secteur La connaissance du secteur de la tension estimée est nécessaire pour déterminer les états de commutation optimale. Pour cela, le plan de travail (α, β) est divisé en 12 secteurs (Figure III.4), ces derniers peuvent être déterminés par la relation suivante [MEN-09]: (n 2) (n 1) 1,2......12 6 6 n n         (III.9) Où : n est le numéro du secteur Le numéro du secteur est déterminé instantanément par la position de vecteur tension donné par: 7 Chapitre III Commande Directe De Puissance 1  12  2  3  4  5  6  7  8  11  10  9    ˆ ˆ ˆ s n s v Arctg v           (III.10) Figure III.4: Plant ( , )  divisé en 12 secteurs III.2.4 Régulateur à hystérésis : La grande simplicité de l’implémentation de cet outil de contrôle est également un élément important dans le choix du comparateur à deux niveaux. De plus, les considérations énergétiques sur le convertisseur imposent un nombre restreint de commutations. Or, pour une 8 Chapitre III Commande Directe De Puissance même largeur d’hystérésis de contrôle, uploads/Management/ chapitre-iii-commande-directe-de-puissance.pdf