Commande d'un convertisseur matriciel : application à un générateur actif
Institution:
BesançonDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The author proposes a contribution to the control of a naturally commutated matrix converter used in a variable speed constant frequency generating system. The association of the matrix converter and the synchronous generator is called active generator. This work describes a low cost and robust solution for the frequency conversion by using natural commutations. In the first chapter, the author presents several examples of variable speed constant frequency generating systems which transform the variable speed mechanical energy to a constant frequency electrical power. The matrix converter topology and its operation principle are also described. In order to present the active generator, a detailed study of the association “matrix converter - six-phase synchronous generator” is detailed in the second chapter; the system operation under several constraints is given too. In the third chapter, the author presents an innovative control strategy which permits the simultaneous control of the frequency, the phase and the amplitude of the output wave; this strategy is based on cosine modulation waves. Contrary to the control strategy presented in the first chapter, this control philosophy permits to obtain a regulated output wave. The output voltage waveform is done in such a way that the actual output waveform always has the nearest possible instantaneous value to a sinusoidal reference waveform of desired output frequency, desired phase and amplitude. Commutation instants are determined by the intersection of the reference voltage and the cosine modulation waves. The last chapter deals with the implementation of the control strategies on a digital signal processor DSP. Experimental results are presented and compared to those obtained by simulation.
Abstract FR:
L’auteur propose dans ce travail une contribution à la commande d’un convertisseur matriciel à commutation naturelle destiné à une application pour la génération d’énergie électrique à vitesse variable et fréquence fixe. L’association alternateur – convertisseur matriciel est appelée générateur actif. Ce travail contribue à la recherche d’une solution au problème de la production et de la gestion de l’énergie électrique à vitesse variable et fréquence fixe. Cette solution est basée sur une liaison étroite d’un convertisseur matriciel et d’un alternateur polyphasé pour obtenir une commutation naturelle. Dans le premier chapitre de ce mémoire, l’auteur situe l’étude dans son contexte général ; des exemples de production d’énergie électrique à vitesse variable sont présentés. L’intérêt de la vitesse variable et le rôle des convertisseurs statiques sont mis en avant. Une solution basée sur l’association d’un alternateur à un convertisseur matriciel à thyristors est retenue. La topologie et le principe de fonctionnement du convertisseur sont également présentés dans ce chapitre. Afin de mettre en évidence le fonctionnement de l’ensemble, une étude détaillée de l’association alternateur polyphasé - convertisseur matriciel est présentée dans le deuxième chapitre. Dans le troisième chapitre l’auteur présente une méthode de commande originale permettant le contrôle simultané de la fréquence, de l’amplitude et de la phase de la tension de sortie ; elle est basée sur des ondes d’allumage en cosinus des interrupteurs. En effet, contrairement à la méthode de commande présentée dans le premier chapitre, cette commande permet d’obtenir une tension de sortie qui s’adapte sur une onde de référence ayant les caractéristiques désirées. Cette stratégie de commande est basée sur la détermination des instants de commutation par les intersections entre deux ondes, une onde de modulation et une autre de référence. Dans le dernier chapitre de ce mémoire, l’auteur présente une validation expérimentale de l’étude théorique. Divers problèmes liés à l’interfaçage et à la mise en place du système de commande sont soulevés et des solutions détaillées sont proposées. L’ensemble des tâches nécessaires à la détermination des commandes des interrupteurs est également présenté. Les résultats expérimentaux confirment la théorie développée.