Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Henri FOCH : Professeur des universités - Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique industrielle - ENSEEIHT de Toulouse
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François FOREST : Professeur des universités - Laboratoire d’Électricité Signaux et Robotique - École Normale Supérieure de Cachan
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Thierry MEYNARD : Chargé de recherche au CNRS - Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique industrielle - ENSEEIHT de Toulouse
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Lire l’articleINTRODUCTION
La problématique de la génération alternative de tension à partir de structures fonctionnant en commutation a été abordée de façon générale (notion de réglage temporel et de réglage par niveau) dans l’article « Structures. Principes. Applications ». Dans cette partie « mise en œuvre », il convient d'apporter quelques précisions sur les différentes techniques de modulation utilisées dans la commande des onduleurs, sur leurs caractéristiques et sur les grandes lignes de leur mise en œuvre.
Rappelons que l'objectif principal de ces techniques, appliquées aux onduleurs, est de permettre l'obtention d'ondes de tension alternatives, d'amplitude et de fréquence fondamentale réglables, en éliminant ou en repoussant le plus loin possible les composantes harmoniques parasites résultant du découpage. Leur utilisation correspond, finalement, à un principe de filtrage actif via la commande, filtrage actif auquel sera associé, la plupart du temps, un filtrage passif dont nous aborderons la problématique dans le paragraphe suivant.
Quelle que soit la forme de l'onde alternative recherchée (le plus souvent sinusoïdale), l'établissement de la stratégie de commande devra, tout d'abord, prendre en compte deux contraintes de régime permanent qui sont, d'une part, la minimisation des composantes harmoniques parasites et, d'autre part, l'exploitation optimale de l'étage de puissance de l'onduleur (dimensionnement) pour générer les composantes harmoniques utiles.
L'autre aspect qui devra également être considéré est la façon dont ces techniques vont pouvoir s'insérer dans les boucles de contrôle et de régulation qui sont obligatoirement présentes dans toutes les applications des onduleurs. Il est donc important d'aborder la question de leur potentiel dynamique.
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Réalisation, commande et protection d’un bras d’onduleur2. Filtrage passif
Nous avons vu au paragraphe 1 que l'utilisation des techniques MLI correspond une notion de filtrage actif, dans la mesure où elles permettent de contrôler une onde basse fréquence en générant des composantes harmoniques parasites qui peuvent se situer relativement loin dans les fréquences hautes. Ces composantes n'en existent pas moins et la mise en place de filtres passifs est inévitable.
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En ce qui concerne l'entrée, l'élément principal qui impose la présence de filtres est la génération de courants harmoniques par l'onduleur, dont les sources continues, que ce soit des batteries ou des redresseurs, s'accommodent très mal. Quelle que soit l'application, ces filtres d'entrée sont toujours présents.
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Pour la sortie, la présence des filtres dépend des applications. Ainsi, dans les entraînements à vitesse variable, les tensions découpées sont directement appliquées aux machines électriques, les courants étant filtrés naturellement par leurs inductances de fuites. À l'inverse, un onduleur d'alimentation sans interruption doit être muni d'un filtre afin d'obtenir une tension de sortie quasi exempte de composantes harmoniques de découpage.
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Il est intéressant de s'appuyer sur ce dernier exemple caractéristique pour introduire les grandes lignes des exigences du filtrage (figure 14).
Dans cet exemple d'un onduleur monophasé à sortie filtrée, le filtre de sortie Ls,Cs a donc pour vocation première d'éliminer l'essentiel des composantes harmoniques de découpage (passage de v0 à vs sur la figure 14). Nous verrons au paragraphe 2.2 que son introduction n'est pas sans conséquence sur le fonctionnement et le dimensionnement...
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Filtrage passif
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ARNOULD (J.), MERLE (P.) - Dispositifs de l’électronique de puissance, - volumes 1 et 2, Éditions Hermes, 1992.
-
(2) - HOLTZ (J.) - Pulsewidth modulation for electronic power conversion, - Proceedings IEEE, 82(8), pp. 1194-1214, 1994.
-
(3) - SEIXAS (P.F.) - Commande numérique d’une machine synchrone autopilotée. Méthode algébrique de modulation de largeur d’impulsion. Algorithmes de contrôle et de régulation des courants. - Thèse de doctorat de l’INPT, Toulouse, 1988.
-
(4) - FOCH (H.), FOREST (F.), MEYNARD (T.) - Onduleurs de tension. Structures. Principes. Applications. - D 3 176, 1998.
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(5) - LETURCQ (P.) - Composants semi-conducteurs de puissance : caractères propres. - D 3 100, 1999.
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(6) - LETURCQ (P.) - Physique des semi-conducteurs...
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