L'utilisation des convertisseurs Z source pour des systèmes à énergie renouvelable

Abstract

Les travaux présentés dans cette thèse visent principalement à proposer une stratégie de contrôle améliorée basée sur la modulation vectorielle spatiale (ZSVPWM) pour le contrôle et l'amélioration des performances de l'onduleur Z-source dans des applications photovoltaïques (PVs). La stratégie proposée est caractérisée par des plages d'indice de modulation et du rapport cyclique de court-circuit étendues, tout en maintenant un rapport cyclique de court-circuit constant sur tous les cycles de commutation. Les performances obtenues par la stratégie proposée sont : (1) Un gain de tension plus élevé, (2) Une tension de blocage (V?dc) réduite, (3) Une ondulation du courant d'inductance (?IL) plus faible, (4) Un courant de court-circuit (IL) réduit, (5) Une Distorsion harmonique totale de tension (THD) réduite, (6) Un rendement meilleur (Pertes de puissance de commutation et de conduction des commutateurs IGBT de l'onduleur réduites), (7) Une plage de poursuite du MPP plus étendue. Dans cette thèse, les travaux effectués sont présentés en quatre chapitres. Le premier chapitre a pour objectif de donner un état de l'art sur les systèmes PV et l'onduleur Z-source, où nous avons introduit les différentes notions et relations que nous avons jugées utiles pour le reste des chapitres. Dans le deuxième chapitre, nous nous sommes concentrés sur l'étude de l'extraction de la puissance maximale d'un générateur photovoltaïque par l'onduleur Zsource en comparant cinq techniques de suivi de puissance maximale (MPPT). Ensuite, une seule technique MPPT est choisi parmi les cinq techniques MPPT étudies, mais cette fois en utilisant trois stratégies de contrôle conventionnelles différentes. L'objectif principal de ce chapitre est donc d'étudier l'impact des différentes caractéristiques données par les différentes stratégies de contrôle de l'onduleur Z-source sur les performances de la technique MPPT, afin de mettre en évidence les atouts et les faiblesses des stratégies de contrôle de l'onduleur Z-source utilisées dans une application photovoltaïque (PV). Dans le troisième chapitre, une stratégie de modulation vectorielle améliorée notée ID-ZSVPWM-MR est proposée pour le contrôle de l'onduleur Z-source, afin d'améliorer ces performances et de surmonter les limitations des stratégies existantes en exploitant les résultats obtenus dans le chapitre précédent, et en profitant des avantages offerts par la technique de modulation vectorielle (ZSVPWM). Dans le quatrième chapitre, nous avons étudié l'intégration de l'onduleur Z-source contrôlé par la nouvelle stratégie ID-ZSVPWM-MR dans une installation PV connectée au réseau électrique via un filtre LCL. L'objectif de ce chapitre est de tester la conformité des résultats obtenus par le système de commande adopté et compris la nouvelle stratégie proposée aux normes internationales d'interconnexion au réseau électrique. Mots clé : Onduleur Z-source, Système photovoltaïque, ID-ZSVPWM-MR, ZSVPWM, MPPT, Connexion au réseau.