L’innovation en technologie d’onduleurs révèle des performances surprenantes dans le contrôle des machines asynchrones. Cette étude met en lumière des stratégies de modulation avancées, promettant des solutions critiques pour l’efficacité énergétique dans les applications industrielles.
Résultats de simulation
400
1
Amplitude des harmoniques / au fondamental
300
200
0.8
100
0
Va [v]
0.6
-100
0.4
-200
-300
0.2
-400
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02
t [s]
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Rang des harmoniques
Fig. II.12. La tension simple Va, et son spectre de l’onduleur triphasé à cinq niveaux commandé par La stratégie de modulation vectorielle à quatre porteuses en dents de scie (m=15, r=0.8).
400
1
Amplitude des harmoniques / au fondamental
300
200
0.8
100
0
Va [v]
0.6
-100
0.4
-200
-300
0.2
-400
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02
t (s)
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Rang des harmoniques
Fig. II.13. La tension simple Va, et son spectre de l’onduleur triphasé à cinq niveaux commandé par La stratégie de modulation vectorielle à quatre porteuses en dents de scie (m=24, r=0.8).
1,4
Fondamental
Taux d’harmonique
1,2
1,0
0,8
0,6
P.U
0,4
0,2
0,0
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
r
Fig. II.14. Variation de l’amplitude du fondamental et du taux d’harmonique en fonction de r pour m=24.
Interprétation des résultats
La tension Va ne présente aucune symétrie quelque soit la valeur de m, donc ils existent des harmoniques paires et impaires, et se regroupent autour des fréquences multiples de 4 mf .
L’augmentation de l’indice de modulation « m » permet de pousser les harmoniques vers des fréquences élevées, donc facilement filtrées par la machine.
La caractéristique de réglage est presque linéaire jusqu’à rmax= 1.2.
Comparaison des stratégies
Nous avons étudié, dans ce chapitre deux stratégies de commande à MLI de l’onduleur de tension triphasé, les résultats trouvés sont résumés dans le tableau II.3. :
| Table II.3: Résumé des résultats obtenus par simulation des stratégies MLI | |
|---|---|
| Paramètre/Critère | Description/Valeur |
| Stratégies comparées | MLI différentes stratégies |
| Résultats similaires | Performances comparables entre stratégies |
| Avantage stratégie 2 | Meilleur taux de distorsion harmonique |
Tab. II.3. Résumé des résultats obtenus par simulation des stratégies MLI.
Nous remarquons que ces deux stratégies ont des résultats semblables avec un léger avantage à la deuxième stratégie concernant le taux de distorsion harmonique .De ce fait, notre choix a été porté sur la deuxième stratégie pour commander l’onduleur à cinq niveaux à cellules imbriquées.
V 2 V 2
k 1
k 1
V1
Calcul de THD [SER 04] :
THD%
100
[II.19]
avec V1 : tension du fondamental de Va.
Vk : l’amplitude de l’harmonique d’ordre k de la tension Va.
Alimentation De La MASDE Par Deux Onduleurs Triphases a Cinq Niveaux a Cellules Imbriquees
Les performances de la conduite de la MASDE par deux onduleurs de tension triphasés à cinq niveaux à cellules imbriquées commandés par la stratégie de modulation vectorielle à quatre porteuses bipolaires en dent de scie où la fréquence des porteuses est fixée à 2 kHz avec un démarrage à vide puis application d’une charge nominale Cr = 14 N.m, entre t = [1.5-2.5] s, sont représentées par la figure II.15.
Résultats de simulation
1.8
1.6
1.4
1.2
Phr réf & Phr [Wb]
Phr réf Phr
2
1.5
Phrd réf , Phrd & Phrq réf, Phrq [Wb]
1
Phrd réf Phrd Phrq réf Phrq
1
0.8
0.5
0.6 0
0.4
0.2
-0.5
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
t [s]
-1
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
t [s]
400
300
200
100
300
250
200
Wr réf & Wr [rad/s]
Wr réf Wr
0 150
Va1 [v]
-100
100
-200
-300
-400
1.91 1.92 1.93 1.94 1.95 1.96 1.97 1.98 1.99 2
t [s]
50
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
t [s]
15
14.8
Cem réf & Cem [N.m]
14.6
14.4
14.2
14
Cem réf 6
Cem
4
2
ia1 & ia2 [A]
0
-2
-4
-6
ia1 ia2
2 2.02 2.04 2.06 2.08
t [s]
60
Cem réf
50 Cem
1.59 1.6 1.61 1.62 1.63
t [s]
15
10
ia1 ia2
40
Cem réf & Cem [N.m]
5
ia1 & ia2 [A]
30
0
20
-5
10
0 -10
-10
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
t [s]
-15
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
t [s]
Fig. II.15. Les performances de la conduite de la MASDE alimentée par deux onduleurs de tension à cinq niveaux commandés par la stratégie modulation vectorielle à quatre porteuses bipolaires
en dents de scie.
Interprétation des résultats
Les résultats obtenus figure II.15 ont les mêmes allures de façon générale que lorsque la machine est alimentée par le réseau triphasé, hormis quelques détails qui sont :
La vitesse de rotation n’a pas été affectée par la nature de la tension d’alimentation.
Par rapport à l’alimentation du réseau triphasé, le couple et le courant sont représentés avec plus d’ondulations à cause des tensions fournies par les onduleurs.
Le découplage est maintenu entre le flux et le couple.
Conclusion
Nous avons présenté, dans ce chapitre, la modélisation et la commande de l’onduleur de tension triphasé à cinq niveaux à cellules imbriquées.
L’étude des caractéristiques de la tension de sortie de l’onduleur, a montré une présence des harmoniques.
Les harmoniques de la tension se regroupent en familles centrées autour des fréquences multiples de 4mf.
La stratégie de modulation vectorielle utilisant quatre porteuses bipolaires permet d’élargir la zone linéaire de réglage de la tension de sortie de l’onduleur jusqu’à r max.=1.2 avec un meilleur taux de distorsion harmonique, cette stratégie est utilisée ensuite pour la commande de l’onduleur à cinq niveaux associé à la MASDE, les performances de la conduite la MASDE sont satisfaisantes.
Donc, pour un fonctionnement meilleur de la MASDE alimentée par deux onduleurs de tension à cinq niveaux à cellules imbriquées, l’onduleur doit être commandé par la stratégie de modulation vectorielle.
Questions Fréquemment Posées
Quelles sont les stratégies de commande utilisées pour l’onduleur à cinq niveaux?
L’étude examine deux stratégies de commande du convertisseur : triangulo-sinusoidale et modulation vectorielle avec quatre porteuses bipolaires.
Comment l’indice de modulation affecte-t-il les harmoniques dans un onduleur?
L’augmentation de l’indice de modulation ‘m’ permet de pousser les harmoniques vers des fréquences élevées, donc facilement filtrées par la machine.
Quels sont les résultats de la comparaison des stratégies de modulation de l’onduleur?
Les résultats montrent des performances comparables entre les stratégies, avec un léger avantage à la deuxième stratégie concernant le taux de distorsion harmonique.