Commande des onduleurs mult-iniveaux avec une carte FPGA

Abstract

Dans cette thèse, une analyse dans un premier temps de la stratégie de modulation de largeur d’impulsion (MLI) sinusoïdale a été faite. Il s’agit de déterminer, pour un onduleur triphasé à trois niveaux et à sept niveaux de type clampé au neutre (NPC), le signal de commande des interrupteurs. Ensuite, la commande par élimination d’harmoniques est abordée et expliquée pour un onduleur à N niveaux à structure NPC dans le cas de l’optimisation par les métaheuristiques en l’occurrence : les algorithmes génétique et l’optimisation par essaim particulaire. En les exploitant dans un premier temps grâce à un choix judicieux de fonction objectif pour résoudre les équations non linéaires reliées au problème et ainsi contourner l’utilisation de la méthode numérique de Newton-Raphson. Par la suite, une commande par élimination d’harmoniques modifiée est développée pour les onduleurs multi niveaux. Contrairement à la solution standard où la tension de sortie a une forme en escalier dépendant du nombre de niveaux de l’onduleur utilisé ; dans ce travail, des fronts montants et descendants sont ajoutés à ces paliers avec une distribution appropriée proposée. Avec cette procédure et sans modifier la structure de l'onduleur, une grande quantité d'harmoniques a été annulée et la proposition n'est limitée que par la fréquence de commutation maximale du composant électrique. Enfin, La commande MLI sinusoïdale et la commande par élimination d’harmoniques sont programmées sur Simulink, et leurs code sera généré à travers le HDL Coder, puis, synthétisé et implémenté sur une carte FPGA de type Virtex 5. Nos essais dans le cadre de cette thèse se sont arrêtés à la génération des signaux de commande destiné à la commande d’un moteur à l’aide d’une carte FPGA, vers l’entrée des optocoupleurs. Par la suite une carte contenant quatre optocoupleurs destinée à la commande d’un bras d’un onduleur à trois niveaux triphasé a été réalisée et testée avec succès.