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1 - TECHNIQUES DE MODULATION (FILTRAGE ACTIF)

2 - FILTRAGE PASSIF

3 - RÉALISATION, COMMANDE ET PROTECTION D’UN BRAS D’ONDULEUR

Article de référence | Réf : D3177 v1

Techniques de modulation (filtrage actif)
Onduleurs de tension - Mise en œuvre

Auteur(s) : Henri FOCH, François FOREST, Thierry MEYNARD

Relu et validé le 01 juin 2015

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Auteur(s)

  • Henri FOCH : Professeur des universités - Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique industrielle - ENSEEIHT de Toulouse

  • François FOREST : Professeur des universités - Laboratoire d’Électricité Signaux et Robotique - École Normale Supérieure de Cachan

  • Thierry MEYNARD : Chargé de recherche au CNRS - Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique industrielle - ENSEEIHT de Toulouse

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INTRODUCTION

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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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d3177


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1. Techniques de modulation (filtrage actif)

1.1 Les grandes familles de modulation

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1.1.1 Classification

Par référence à l'aspect dynamique, nous proposons un classement en deux grandes familles de techniques MLI (modulation de largeur d’impulsion).

La première rassemble les stratégies autorisant des modifications de la largeur d'impulsion imposées par les variations d'une grandeur instantanée générée par les organes de contrôle, à l'échelle de la période de découpage Td. On parle alors de MLI instantanées, qui peuvent être locales (commande d'une cellule) ou globales (gestion vectorielle de la commande de plusieurs cellules). Elles correspondent généralement à des cas pour lesquels la fréquence de découpage Fd est grande devant la fréquence fondamentale Fs :

  • La seconde inclut les stratégies dans lesquelles les formes de l'onde découpée sur une période fondamentale sont calculées a priori pour minimiser les composantes harmoniques parasites, à valeur donnée de la composante fondamentale. Les résultats de ces calculs sont mémorisés puis utilisés selon les besoins en cours de fonctionnement. En toute rigueur, on ne peut alors changer de configuration qu'à l'échelle de la période de modulation Ts (éventuellement, Ts/4 en monophasé, Ts/6 en triphasé).

HAUT DE PAGE

1.1.2 MLI instantanées dédiées à une cellule

Ce premier groupe correspond à une approche décentralisée de la commande d'un onduleur polyphasé, au sens où chaque bras est muni d'un modulateur piloté par une onde modulante qui lui est propre (commande monophasée). Le principe général consiste à générer un signal à fréquence de découpage...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (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.

  • (5) - LETURCQ (P.) -   Composants semi-conducteurs de puissance : caractères propres.  -  D 3 100, 1999.

  • (6) - LETURCQ (P.) -   Physique des semi-conducteurs...

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