Article

1 - MODULATION : TECHNIQUE DE PILOTAGE DES CONVERTISSEURS STATIQUES

2 - APPLICATION DE LA MODULATION À DES STRUCTURES DE CONVERSION

3 - ANALYSE DE PERFORMANCES

4 - CONCLUSION

5 - NOTATIONS ET SIGLES

Article de référence | Réf : E3968 v1

Principe de la modulation pour hacheurs et onduleurs de tension

Auteur(s) : Paul-Étienne VIDAL, Baptiste TRAJIN

Date de publication : 10 déc. 2022

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RÉSUMÉ

La modulation de largeur d'impulsion est une technique de pilotage pour générer des ordres de commande des convertisseurs statiques en électronique de puissance. A partir d'une valeur moyenne de tension voulue aux bornes de la charge, la stratégie de modulation permet de générer une succession d'ordre de commande à appliquer aux interrupteurs. Cette technique est donc particulièrement adaptée aux structures hacheur et onduleur de tension. L'article détaille sur plusieurs exemples la mise en application d'un schéma de modulation. Le schéma de base consiste à comparer deux signaux, un signal modulant et un signal porteur, dont les formes d'ondes sont présentées et discutées.

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ABSTRACT

Pulse width modulation applied to voltage converters of power electronics

Pulse-width modulation is a control technique used to generate the orders of every power switches of a given power electronic topology. From a desired voltage average value across the load, the modulation strategy generates the successive orders to be applied to the switches. This technique is teherefore particularly suitable for voltage chopper and inverter. The paper details on several examples the implementation of modulation schemes. The basic scheme consists of comparing two signal, a modulating signal and a carrier signal, whose waveform are presented and discussed.

Auteur(s)

  • Paul-Étienne VIDAL : Professeur des Universités - Laboratoire Génie de Production, École Nationale d'Ingénieurs de Tarbes - Université Fédérale Toulouse Midi Pyrénées - Institut National Polytechnique de Toulouse, France

  • Baptiste TRAJIN : Enseignant chercheur – Maître de conférences - Laboratoire Génie de Production, École Nationale d'Ingénieurs de Tarbes - Université Fédérale Toulouse Midi Pyrénées - Institut National Polytechnique de Toulouse, France

INTRODUCTION

Les convertisseurs statiques sont des dispositifs de l'électronique de puissance qui permettent, par une commande adaptée, la maîtrise des flux d'énergie électrique échangés entre un générateur et un récepteur. La circulation de l'énergie est possible par les fermeture et ouverture maîtrisées des interrupteurs à matériau semi-conducteur qui composent la structure de conversion. C'est le réglage de la succession des ordres de commande pour chaque interrupteur, qui permet d'obtenir la fonction de conversion et la commande des échanges de l'énergie. La modulation de largeur d'impulsion (MLI) est une technique pour générer les ordres d'ouverture et de fermeture des interrupteurs. Ce principe de pilotage, mis en œuvre dans les architectures de commande des dispositifs d'électronique de puissance, permet d'obtenir des variations maîtrisées de la tension et du courant, aux bornes de la charge. L'état de l'art est riche d'exemples de schémas de modulation, qui peuvent être appliqués à toutes les structures de conversion.

Cet article propose une explication du principe de modulation de largeur des impulsions et son application à des dispositifs de conversion de tension usuels. À partir d'une valeur moyenne de tension voulue aux bornes de la charge, la stratégie de modulation permet de générer la succession d'ordre de commande à appliquer aux interrupteurs, afin de parvenir à des tensions commutées dont les valeurs moyennes sur une période de commutation sont égales aux références. Le propos concerne les interrupteurs dont le pilotage est pensé dans un mode de commutation dure, et donc générateur de pertes à chaque commutation. L'article aborde le principe générique pour produire des ordres de commande à partir d'une architecture de puissance typique des dispositifs de conversion de l'énergie électrique. Ensuite, des exemples d'application du schéma générique de modulation à des architectures usuelles de conversion (hacheur série, hacheur réversible, onduleur monophasé et triphasé) sont illustrés. Un rappel des outils fréquentiels pour l'analyse des signaux commutés produits est donné. Enfin, l'article aborde les différents indicateurs qui peuvent aider pour le choix d'une stratégie de modulation lorsque plusieurs possibilités existent.

Le lecteur trouvera en fin d'article un tableau des notations et des sigles.

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KEYWORDS

power electronics   |   Inverter   |   pulse width modulation   |   power converter   |   power converter

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e3968


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - FOCH (H.) et al -   Électronique de puissance – Introduction.  -  Édition Techniques de l'Ingénieur – Archives [D 3 152] (1989).

  • (2) - FOCH (H.) et al -   Conversion continu.  -  Hacheurs – Édition Techniques de l'Ingénieur – Archives [D 3 160] (1990).

  • (3) - BERNOT (F.) -   Électronique de puissance – Introduction.  -  Édition Techniques de l'Ingénieur – Archives [E 3 958] (2000).

  • (4) -   Modulations – Démodulations.  -  Édition Techniques de l'Ingénieur – Archives [E 3 450] (1982).

  • (5) - BERKOUNE (K.) -   Approche Mathématique pour la Modulation de Largeur d'Impulsion pour la conversion statique de l'énergie électrique : Application aux onduleurs multiniveaux.  -  Doctorant de l'Université de Toulouse, Délivré par l'Institut National Polytechnique de Toulouse (INP Toulouse) (2016).

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