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Dissertations / Theses on the topic 'MLI'
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1
Yamak, Mohamad Walid. "Onduleur MLI à transition à tension nulle." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 1995. http://depot-e.uqtr.ca/4959/1/000623060.pdf.
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2
Cambronne, Jean-Pascal. "Moteur asynchrone alimenté par un onduleur de courant à MLI." Lille 1, 1990. http://www.theses.fr/1990LIL10146.
Full textAbstract:
Dans l'association onduleur de courant machine asynchrone, l'alternance des sources n'est pas respectée puisque le moteur doit être considère comme un récepteur instantané de courant. En connnectant les condensateurs en parallèle sur le moteur, le récepteur obtenu est un récepteur instantané de tension. Le convertisseur n'est compose alors que d'interrupteurs et une commande a mli peut être envisagée. Pour les harmoniques de courant crées par le convertisseur, l'association machine asynchrone condensateurs se comporte comme un filtre du deuxième ordre du a la mise en parallèle du condensateur et l'inductance totale de fuites de la machine. Les angles de découpage du motif mli sont détermines en vue d'une minimisation du taux d'harmoniques pondérés des courants qui alimentent la machine, tout en prenant compte les contraintes apportées par la topologie du circuit. Les courants absorbes par le moteur sont alors quasi-sinusoïdaux et les tensions correspondantes le sont également, ce qui évite le déclassement de la machine. Pour le fondamental du courant crée par le convertisseur, un auto-amorçage de la machine sur les condensateurs peut se produire. Une régulation, basée sur le principe de la commande a flux oriente, permet de gérer au mieux les échanges d'énergie réactive entre le convertisseur, le moteur et les condensateurs, éliminant ainsi les phénomènes lies a l'auto excitation
3
Guzman, Serrano Eusebio. "Conception et application d'un onduleur triphasé à MLI au pompage photovoltai͏̈que." Aix-Marseille 3, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX30127.
Full textAbstract:
Dans cette these, l'auteur presente la conception et l'application d'un onduleur triphase adapte aux systemes de pompage photovoltaique utilisant des moteurs asynchrones. L'onduleur, a structure analogique et sans transformateur, est compose d'un nombre reduit de composants utilisant la technique de modulation de largeur d'impulsions. L'etage de puissance est forme d'un module de puissance a transistors igbt. Sa structure modulaire permet une adaptation a differents niveaux de puissance et de tension par un simple changement du module de puissance. Pour evaluer son rendement, l'onduleur a ete couple a deux systemes de pompage immerges, l'un avec pompe centrifuge, l'autre avec pompe volumetrique. Les resultats de l'evaluation sont presentes et l'etude debouche sur un possible transfert technologique vers les pays en voie de developpement
4
Capitaneanu, Stefan Laurentiu. "Optimisation de la fonction MLI d'un onduleur de tension deux-niveaux." Toulouse, INPT, 2002. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000637/.
Full textAbstract:
La fonction MLI (Modulation en Largeur d'Impulsion) ou PWM (Pulse With Modulation) joue le rôle d'interface entre la partie commande d'un variateur de vitesse et la machine électrique associée. Cette fonction agit sur l'onduleur de tension (ou de courant) de la partie puissance du variateur et joue un rôle essentiel avec des conséquences sur toutes les performances du système. Nos travaux prennent en compte la machine asynchrone commandée à travers l'onduleur de tension deux-niveaux. Plusieurs problèmes importants actuels de ce système à vitesse variable sont liés à la MLI : les pertes par commutation de l'onduleur, le bruit acoustique, les surtensions de ligne, les courants de fuite. Nous proposons dans un premier temps une modélisation graphique et algébrique des méthodes MLI. Elle met en évidence des éléments essentiels comme "le mouvement du neutre". A partir de ces éléments, les démarches d'optimisation vont dans quatre directions : réduire les pertes de l'onduleur tout en gardant une ondulation du courant acceptable ; réduire le bruit moteur ; adapter la stratégie de modulation dans ce but à partir d'une meilleure connaissance de l'origine physique des sources de bruit dans un moteur électrique ; réduire les surtensions propagées par la ligne d'alimentation du moteur ; adapter la stratégie de modulation afin de minimiser l'influence des gradients de tension sur la ligne d'alimentation du moteur et sur le moteur lui-même ; réduire les harmoniques de tension appliqués à la machine, ainsi que les surtensions, par utilisation d'un filtre de sortie de l'onduleur ; étudier l'apport d'un filtre en sortie de l'onduleur en termes de réduction d'harmoniques, de surtension, de dynamique du pont et de stabilité. Les programmes de simulation utilisés sont généralement structurés dans des blocks en Matlab/Simulink classiques ou Power System Blockset, structures qui sont utilisées par la suite pour une expérimentation en temps-réel à base de cartes dSpace.
5
Capitaneanu, Stefan Laurentiu Fornel Bernard de. "Optimisation de la fonction MLI d'un onduleur de tension deux-niveaux." Toulouse : INP Toulouse, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000637.
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6
Nonnon, Philippe. "Contribution à l'étude d'un redresseur à MLI à perturbations minimales du réseau." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1991. http://www.theses.fr/1991INPL005N.
Full textAbstract:
Une étude d'un convertisseur à commutation forcée de structure tension connecte à réseau triphasé impédant est presenté. Deux aspects sont traités : d'une part le contrôle du facteur de puissance et d'autre part les caractéristiques harmoniques des grandeurs électriques sur le réseau. Dans cette optique, nous examinons dans un premier temps les principes de commande du convertisseur. Nous passons en revue les différentes commandes à modulation de largeur d'impulsions permettant de contrôler la distorsion harmonique. Puis nous montrons comment régler les échanges de puissances active et réactive entre le réseau alternatif et la charge continue. Nous considérons par la suite les asservissements de ces derniers. Deux types de contrôle sont présentés avec dans chaque cas une étude de stabilité. Enfin les caractéristiques harmoniques des grandeurs réseaux sont examinées en fonction des différents types de commande MLI. Une comparaison des différents spectres avec ceux obtenus pour un redresseur classique à thyristors conclue cette étude. L'ensemble des résultats présentés ont été obtenus par simulation numérique du système complet. La modélisation et le principe de simulation sont présentés à partir de la méthodologie générale de simulation Gaspe développée dans notre laboratoire
7
Rioual, Pascal. "Modélisation et commande d'un redresseur à MLI alimenté par un réseau déséquilibré." Cachan, Ecole normale supérieure, 1993. http://www.theses.fr/1993DENS0008.
Full textAbstract:
L'augmentation considérable ces dernières années du nombre de convertisseur sur le réseau d'alimentation se traduit par la nécessite de s'intéresser a la compatibilité entre les convertisseurs et le réseau. Le redresseur à mli est un convertisseur dont les caractéristiques lui permettent d'absorber des courants réseaux sinusoïdaux, et d'échanger de la puissance active et réactive avec le réseau. Le présent travail concerne l'étude de la modélisation et la commande de ce convertisseur ainsi que l'extension au cas d'un réseau déséquilibre. Le redresseur est contrôlé par une régulation cascade: des boucles internes régulent les courants réseaux, une boucle externe régule la tension de capacité. Les conséquences de l'apparition d'une perturbation de type creux de tension (distorsion harmonique sur les courants réseaux, oscillation a l'harmonique 2 des composantes continues) sont analysées puis simulées et vérifiées expérimentalement. Deux solutions sont étudiées: - une compensation s'appuyant sur une étude théorique du système. - la construction d'un régulateur robuste appliquant le principe du modèle interne de Wohnam et la méthode de placement de pôles par -stabilité. Les avantages obtenus permettent d'envisager une meilleure continuité de fonctionnement face aux creux de tension, un dimensionnement réduit du convertisseur, et la conservation des performances. Les domaines d'application concernes sont varies. Dans le domaine industriel, il s'agit des alimentations à bon facteur de puissance ou des procédés nécessitant le réglage du réactif
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Robert-Dehault, Étienne. "Modélisation dynamique, commande et conception de machines pentaphasées alimentées par des onduleurs MLI." Nantes, 2005. http://www.theses.fr/2005NANT2119.
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9
Merabet, Kamel. "Commande MLI d'un ondulateur triphasé basée sur la dispersion de la tension triphasée." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 2011. http://depot-e.uqtr.ca/4463/1/030300524.pdf.
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10
Sournac, Éric. "Variateur de vitesse pour machine asynchrone : commande numérique et stratégies MLI : optimisation des modulations." Toulouse, INPT, 1990. http://www.theses.fr/1990INPT077H.
Full textAbstract:
Dans cette these, l'auteur definit la structure magnetique de commande d'un variateur de vitesse pour machine asynchrone, dont l'etage de puissance est constitue d'un onduleur de tension a modulation de largeur d'impulsion. Differentes methodes de modulation sont decrites et leurs performances sont comparees sur la base d'une etude du spectre harmonique. Dans la prevision d'utiliser des modulations calculees hors ligne, l'auteur realise une etude sur l'influence de la numerisation des angles de commutation. Puis, sont exposes les criteres d'optimisation et la methode de resolution utilisee pour determiner les formes d'onde. Ces travaux conduisent a la definition materielle et logicielle d'un modulateur utilisant exclusivement des formes d'onde stockees en memoire morte. Les resultats obtenus sur le variateur prototype sont presentes et l'etude debouche parallelement sur la conception d'un circuit integre specifique adapte a la generation des modulations
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Depernet, Daniel. "OPTIMISATION DE LA COMMANDE D'UN ONDULEUR MLI A TROIS NIVEAUX DE TENSION POUR MACHINE ASYNCHRONE." Phd thesis, Université de Reims - Champagne Ardenne, 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00828554.
Full textAbstract:
Les progrès réalisés ces dernières années dans la commande des onduleurs MLI à deux niveaux de tension pilotant en vitesse variable des machines asynchrones de moyenne et grande puissance ont permis d'améliorer sensiblement les performances. L'utilisation récente des onduleurs MLI à trois niveaux de tension est très prometteuse en raison de la capacité de cette nouvelle structure d'onduleur à améliorer la qualité des courants dans la machine et à étendre sa commande à des domaines de puissance supérieurs à 2 MW. Nous définissons le principe de calcul et les limites de validité des principales techniques de modulation sinusoïdales à trois niveaux. Certaines d'entre elles se révèlent être tout à fait adaptées et performantes pour commander la machine dans les zones de faible vitesse. Nous proposons ensuite une méthode systématique de construction d'une commande optimisée. Les signaux sont calculés pour minimiser les harmoniques de courant et les pulsations de couple. Cette méthode est appliquée à un exemple concret, et la commande est implantée sur le microcontrôleur 80C196KC. La simulation des régimes établis permet d'affiner les études qualitatives des signaux. La bonne concordance entre les résultats expérimentaux et les résultats théoriques permet de confirmer la conservation des caractéristiques des signaux par la méthode de génération en temps réel. L'étude de l'association de la commande optimisée et d'une loi de contrôle vectoriel permet enfin de prouver la faisabilité d'un tel contrôle. Elle permet d'envisager l'amélioration des performances des entraînements de grande puissance en régimes permanent et transitoire simultanément.
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Ostojski, Michel. "Sur les interactions des deux MLI d'une conversion réversible alternatif fréquence fixe, alternatif fréquence variable." Lille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LIL10114.
Full textAbstract:
L'association d'un redresseur et d'un onduleur de courant est de plus en plus souvent etudiee et utilisee dans les entrainements de moteur asynchrone. Une inductance relie les deux convertisseurs et des condensateurs sont connectes aux bornes du moteur pour que l'ensemble de la charge de l'onduleur se comporte comme un recepteur de tension. Du point de vue du moteur, le contenu harmonique ne doit contenir ni de composantes harmoniques proches de la frequence de resonance du circuit de sortie, ni de composantes sous-harmoniques de facon a eviter les pulsations genantes de couple. Le contenu harmonique des courants d'entree et de sortie de l'association redresseur-onduleur depend des interactions entre les fonctions de commutation du redresseur et de l'onduleur. Les conditions generales que doivent remplir ces deux fonctions de commutation sont etablies en relation avec les valeurs de l'inductance de la maille continue et de la frequence de resonance du circuit de sortie. Deux fonctions de commutation qui remplissent ces conditions sont decrites, et une simulation numerique du systeme etudie valide ces conditions. Puis, les effets de l'inductance de la maille continue sur les interactions entre les deux fonctions de commutation sont etudiees. Les trois principales influences de l'inductance de la maille continue dans une association redresseur-onduleur pour un entrainement de moteur asynchrone, en relation avec les parametres de la charge de l'onduleur, sont donnees quantitativement ; ce sont les influences sur le contenu sous-harmoniques des courants d'entree et de sortie, sur les surtensions de sortie, et sur les pulsations de couple moteur.
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Bouafia, Abdelouahab. "Techniques de commande prédictive et floue pour les systèmes électroniques de puissance : application aux redresseurs MLI." Poitiers, 2010. http://www.theses.fr/2010POIT2297.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans les travaux de recherche menés sur les moyens modernes, à base de l'électronique de puissance, de dépollution harmonique du réseau de distribution de l'énergie électrique. Cette pollution constitue actuellement un problème majeur surtout dans l'industrie. Elle est causée principalement par les charges non linéaires, prélevant sur le réseau des courants non sinusoïdaux. Les convertisseurs statiques, surtout les redresseurs à diodes et à thyristors, sont de nature non linéaire et représentent la principale source d'injection de courants harmoniques. Ils requièrent donc une attention particulière afin de réduire leurs taux d'harmonique en courant. Dans ce contexte, les solutions modernes préventives adoptées, en plus du filtrage actif qui représente une solution curative, consiste à remplacer les redresseurs classiques par de nouvelles structures de convertisseurs AC/DC non polluants, dont le comportement vis-à-vis du réseau est de nature résistive. Ce travail apporte une contribution à la commande du redresseur de tension à MLI à absorption de courant sinusoïdal. En effet, différentes stratégies de commande ont été développées, simulées et validées sur un banc d'essai expérimental dont le but commun est d'obtenir un réglage performant de la tension du bus continu et un prélèvement de courants sinusoïdaux. Ces stratégies sont basées soit sur le contrôle direct des courants absorbés soit sur le contrôle direct des puissances instantanées (DPC). De plus, elles sont combinées avec des commandes dites avancées, comme les approches floue et prédictive appliquées aux deux techniques de contrôle énoncées précédemment. La simulation de ces méthodes a été mise en oeuvre à l'aide du logiciel Matlab/SimulinkTM et l'implantation en temps réel a été élaborée grâce à une carte contrôleur du système dSPACE 1104<br>This work deals with harmonic elimination in electrical energy distribution networks. In fact, harmonic pollution has become a major field of concern in modern industry. It is usually caused by non linear loads, which draw non sinusoidal current from the network. Current harmonics are mainly caused by static converters, especially diode and thyristor rectifiers, because they have a non linear behaviour and represent the main source of currents harmonics injection. Therefore, some measures must be taken in order to reduce current harmonic distortion caused by this equipment. In this field, the advanced preventive solutions adopted, other than active filters which are curative method, is to substitute the conventional rectifiers with new structures of AC / DC non-polluting converters, which have resistive behaviour towards the network. This research work contributes to the control of PWM rectifier with sinusoidal current absorption. That is why, various control strategies have been developed for this converter in order to obtain an efficient control of the DC bus voltage and nearly sinusoidal input current waveforms. These strategies are based either on direct control of input currents or direct power control (DPC). Moreover, they are combined with advanced controls like approaches with fuzzy logic and predictive control applied to the two preceding methods. Simulations presented in this work are performed with Matlab/SimulinkTM tools, and practical implementation in real time has been done through a system controller board dSPACE 1104
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Thiesen, Hugues. "Onduleur MLI à commutation douce : application à la génération électrique : étude et réalisation de la commande." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT015H.
Full textAbstract:
L'objet de ce travail est l'etude et la realisation d'un onduleur triphase destine a la generation electrique embarquee 200v/400hz. Les contraintes imposees par le cahier des charges industriel: qualite de l'onde de sortie, rendement eleve, charges desequilibrees, etc nous ont amene a opter pour une structure a trois onduleurs mli independants, a commutation douce. Dans la premiere partie, l'auteur etudie le convertisseur statique et notamment il s'attarde sur l'etude des circuits d'aide au blocage et de leurs influences sur le fonctionnement de l'onduleur. Cette etude a abouti au developpement d'un algorithme de dimensionnement et a la modelisation fine du systeme. La seconde partie de ce memoire est dediee au controle en tension de l'onduleur par deux methodes de regulation. La premiere methode consiste en une commande classique par regulateurs standard. Bien que cette solution reponde au cahier des charges, la difficulte a stabiliser le systeme et le bruit de commande important, nous ont pousse a envisager une autre solution. La seconde voie exploree est un reglage d'etat. Afin de minimiser le nombre de capteurs et de reduire le bruit de commande, l'auteur utilise un observateur pour reproduire certaines variables d'etat. Des essais sur une maquette monophasee ont permis de valider ce travail avant la realisation d'un prototype industriel
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TERRIEN, FRANCK. "Commande d'une machine synchrone double etoile, alimentee par des onduleurs mli modelisation, simulation et prototype experimental." Nantes, 2000. http://www.theses.fr/2000NANT2106.
Full textAbstract:
Les variateurs de vitesse electriques sont de plus en plus presents dans les domaines d'applications industrielles de fortes puissances comme la traction ferroviaire et la propulsion navale. L'objectif des travaux presentes dans ce memoire concerne la commande d'une structure innovante constituee d'une machine synchrone double etoile a rotor bobine alimentee par des onduleurs mli. Deux approches ont ete mises au point pour etudier ce variateur de vitesse. La premiere concerne le developpement d'un simulateur base sur des modeles qui tiennent compte des differentes interactions entre les entites physiques du systeme complet. La seconde approche concerne la mise au point d'un prototype experimentale de puissance reduite permettant de valider les modeles etablis et les lois de commande developpees. Pour la simulation, l'accent a ete mis sur l'elaboration d'une methodologie de modelisation globale des variateurs de vitesse comprenant plusieurs convertisseurs statiques d'une maniere generale, et de la machine synchrone alimentee par des onduleurs mli en particulier. Cette phase permet d'etudier les problemes specifiques a ce variateur de vitesse, comme le choix de l'angle de dephasage entre les deux etoiles et l'influence de l'inductance de fuite entre chaque etoile. La commande utilise le principe de regulation en cascade dissociant la regulation en courant de la regulation en vitesse. Differentes strategies de commande ont ete l'elaborees. Pour la regulation des courants deux techniques ont ete proposees, l'une basee sur une approche monovariable, l'autre basee sur une approche multivariable. Pour les strategies de commande deux types de fonctionnement ont ete testes, le fonctionnement a facteur de puissance unitaire et le fonctionnement a couple maximal.
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Messaoudi, Mehdi. "Stratégie de modulation pour la réduction des perturbations conduites générées par un variateur de vitesse à redresseur MLI." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10148/document.
Full textAbstract:
Les variateurs de vitesse sont constitués de convertisseurs statiques qui permettent de varier la vitesse de rotation des moteurs électriques triphasés. Cependant, ces convertisseurs sont à l'origine de perturbations électromagnétiques conduites de mode commun. L'objectif de ce travail porte sur la réduction ces perturbations conduites, par l’élaboration d’une nouvelle stratégie de commande basée sur la modulation de largeur d’impulsions (MLI). Cette commande est appliquée à un variateur de vitesse composé d’un redresseur MLI à absorption sinusoïdale. Un état de l’art des solutions d’atténuation des perturbations conduites a été réalisé ; à l’issu duquel, il en résulte que la MLI est une technique intéressante pour la réduction des perturbations de mode commun. Une stratégie de modulation basée sur la méthode de synchronisation des commutations entre redresseur et onduleur, nommée synchronisation totale, a été développée. Dans le but de mettre en avant l’impact de cette méthode sur le niveau des perturbations, une étude des phénomènes relatifs aux commutations des transistors de puissance est menée. Un modèle de représentation simplifié des commutations a permis l’évaluation des performances de la synchronisation totale sur la tension de en mode commun. Cette méthode a ensuite été validée expérimentalement au travers d’un prototype intégrant un algorithme d’application de la stratégie de modulation proposée. Les résultats obtenus ont permis de montrer les avantages de la méthode de synchronisation totale principalement dans la réduction des dimensions des filtres CEM utilisés pour la mise en conformité des variateurs de vitesse<br>The adjustable speed drives (ASDs) use the static converters that allow varying the speed of the three phase electrical motors. However, these converters are the main source of the common mode conducted emissions. The objective of this research work focuses on the reduction of conducted emissions, through the development of a new control strategy based on pulse width modulation (PWM). This strategy is applied to an adjustable speed drives that is composed from an Active Front End (AFE). A state of art of the different solutions of the reduction of the conducted emissions has been achieved. This study shows that the control strategy (PWM) is a useful technique for reducing common mode interferences. A new PWM strategy allowing the synchronization of all the switching cell of the AFE and inverter has been developed and will be noted "full synchronization". In order to highlight the impact of this method on the conducted emissions, a study of phenomena related to the power transistors' switching is carried out. A simplified model of the switching allowed the evaluation of the performances of full synchronization method on the common mode voltage. This method was then validated experimentally on an ASD prototype using the developed control strategy algorithm. The obtained results show the advantages of the proposed full synchronization method, mainly in the reduction of the dimensions of the EMI filters for compliance with EMC standards
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Le, Besnerais Jean. "Réduction du bruit d'origine magnétique dans une machine asynchrone alimentée par MLI - règles de conception silencieuse et optimisation multi-objectif." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00348730.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur la réduction du bruit audible d'origine magnétique émis par les machines asynchrones alimentées par modulation de largeur d'impulsion (MLI), et plus particulièrement par les moteurs de traction ferroviaire. <br /><br />Dans une première partie, une vue générale des travaux de modélisation vibro-acoustique des machines asynchrones et de leurs hypothèses est donnée. L'ensemble des règles de conception silencieuse existantes est présenté, et les effets des variables de conception du moteur et de l'onduleur sur le bruit sont rapportés, ainsi que les travaux portant sur la conception optimale des machines asynchrones.<br /><br />Ensuite, un modèle analytique complet du comportement vibro-acoustique et électrique du moteur est établi (DIVA). Des résultats de simulation sont présentés et validés par éléments finis, éléments frontières ou par test. La saturation, la MLI et la charge sont pris en compte dans le modèle. <br /><br />Enfin, une description analytique exhaustive des ondes principales de force magnétique est faite. Leurs caractéristiques (fréquence, sens de propagation, nombre de nœuds, amplitude) sont validées à l'aide de spectrogrammes et de déformées opérationnelles. A partir de cette analyse, de nouvelles règles de conception silencieuse sont établies.<br />Le modèle est ensuite couplé à un algorithme d'optimisation afin de concevoir un nouveau moteur à faible bruit magnétique respectant les caractéristiques de traction spécifiées, et deux prototypes de rotor sont conçus.<br /><br />Des essais sont réalisés sur un premier prototype, et un gain de 15 dB est observé en charge et en régime MLI. Le nouveau moteur atteint le couple spécifié sans accroître les pertes ni le courant de phase.
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Hobraiche, Julien. "Contribution à l'optimisation d'une stratégie MLI triphasée vis-à-vis de l'ensemble onduleur/machine/bus continu : application à l'alterno-démarreur." Compiègne, 2005. http://www.theses.fr/2005COMP1598.
Full textAbstract:
Les travaux présentés s'inscrivent dans l'optimisation de la fonction MLI pour le pilotage d'un onduleur triphasé deux niveaux. 'Le premier objectif visé était la réduction des pertes dans le convertisseur de puissance pour fiabiliser les onduleurs existants fonctionnant en MLi et aussi pour réduire la taille des futures réalisations. Le second objectif à atteindre était de déterminer dans quelles mesures la stratégie MLI était capable de gérer l'ondulation de tension de bus continu afin de permettre une réduction de la taille du condensateur de découplage. Les résultats obtenus ont montré qu'il était possible de répondre à la fois aux deux objectifs. Les pertes par commutation dans le convertisseur sont alors réduites entre 25% et 50% et le courant efficace dans le condensateur de découplage coté continu peut être diminué de presque 40%. Un algorithme simple et rapide d'exécution a été testé avec succès sur banc de test<br>Presented works are about the optimization of the PWM strategy used for the control of a three phased o levels inverter. The first aim was to reduce the losses inside the power converter in order to increase the reliability of the existent inverter working PWM mode and also to reduce the size of the future realizations The second aim was to determine if the PWM strategy can control the DC-link voltage ripple so as to reduce the size of the DC-link capacitor. Results obtained shows that it is possible to respond simultaneously at the o purposes. Switching losses in the power converter can be reduced by 25% to 50% and the RMS current in the OC-link capacitor can be decreased by nearly 40%. A simple and fast algorithm was implemented on a powertrain test bench
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Zhang, Yuan. "Comportement dynamique d'une chaine de traction asynchrone avec l'onduleur de tension MLI : analyse de la stabilité : commande scalaire et vectorielle." Toulouse, INPT, 1988. http://www.theses.fr/1988INPT067H.
Full textAbstract:
Analyse parametrique de la stabilite et compensation des instabilites par retour d'etat. Commande scalaire du flux et du couple. Commande vectorielle du flux et du couple. Comparaison par simulation numerique
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Madani, Nadia. "Commande à structure variable d'une machine asynchrone double étoile alimentée par deux onduleurs MLI : modélisation dynamique, alimentation et validation expérimentale." Nantes, 2004. http://www.theses.fr/2004NANT2105.
Full textAbstract:
Lors de l'alimentation d'une machine polyphasée en général et double étoile en particulier par des onduleurs commandés par MLI, des courants de fortes amplitudes apparaissent à chaque demande de commutation. Du point de vue commande ces actionneurs sont des systèmes multi-variables fortement couplés. Les travaux présentés dans ce mémoire concernent l'étude d'une Machine Asynchrone Double Etoile (MADE) alimentée par deux onduleurs MLI. Ils traitent trois volets : dans le premier volet, nous élaborons une méthodologie pour la modélisation dynamique de la MADE. Après un passage en revue des différentes approches de modélisation, nous nous attardons sur la généralisation du formalisme vectoriel développé pour les machines polyphasées aux cas des machines multi-étoiles. Le deuxième volet de nos travaux concerne l'analyse comportementale de l'actionneur. Nous étudions l'influence des structures d'alimentation (onduleur deux ou trois niveaux) et de leurs commandes rapprochées (MLI) sur le comportement temporel de l'actionneur. Le troisième volet des travaux est dédié à la commande à structure variable par mode de glissement de l'actionneur. L'objectif des lois de commande recherchées est de gérer à la fois le contrôle du flux et du couple et la minimisation des courants circulant entre les deux étoiles. Une méthodologie pour la synthèse des lois de commande par mode de glissement est élaborée pour une machine triphasée puis étendue à la MADE. Finalement, afin de satisfaire l'objectif visé, nous proposons un algorithme de commande à structure variable basé sur la combinaison de la MLI vectorielle hexaphasée et de la commande par mode de glissement. Les études sont menées par simulation numérique et validées expérimentalement sur un banc d'essai réalisé au laboratoire<br>Supplying polyphase machine or double star machine by PWM voltage inverters causes currents peaks at each commutation. From a control point of view, these drives are multi-variable and strongly coupled. This thesis deals with the Double Star Asynchronous Machine (DSAM) supplied by two PWM inverters. It's divided in three parts : the first part concerns the elaboration of DSAM's dynamic modelling methodology. After presenting different modelling approaches, a vectorial formalism known concept, for polyphase machines modelling , is generalized to multi stars machines modelling. The second part of this work concerns the drives's behaviour analysis. The alimentation structures's influence (two or three levels inverters ) and their PWM command on the drive's temporal behaviour are investigated. The third part deals with the drive's variable structure control based on sliding mode technics. The objective of the control laws is to control machine flux and torque, and at the same time to minimize the amplitude of the currents circulating between the two stars. A methodology for synthesising a sliding mode control is elaborated for a three phase machine then extended to DSAM. Finally, in order to satisfy the defined objective, we propose a variable structure control algorithm based on the combination of six phase SVPWM control and sliding mode control. This study presents simulation and implementation results, obtained thanks to a benchmark built in the laboratory
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Molina, Martín Julio César. "Evaluación anatómica, funcional e inmunohistoquímica de pacientes con membranas epirretinales idiopáticas." Doctoral thesis, Universidad de Alicante, 2018. http://hdl.handle.net/10045/97755.
Full textAbstract:
OBJETIVO: Se realizó un estudio analítico, longitudinal prospectivo, para realizar una evaluación anatómica, funcional e inmunohistoquímica a pacientes con membranas epirretinales (MER) maculares idiopáticas sometidos a tratamiento quirúrgico a través de vitrectomía pars plana. MÉTODO: La muestra de de 68 pacientes con MER idiopáticas diagnosticados de MER idiopática, atendidos en las consultas del servicio de oftalmología del hospital universitario San Juan de Alicante, desde enero del 2016 hasta enero de 2018, que cumplieron con los criterios de inclusión y exclusión. A los pacientes se les realizó un examen oftalmológico completo, tomografía de coherencia óptica de dominio espectral (SD-OCT) al diagnóstico, al mes y a los tres meses de la cirugía. Se empleó la vitrectomía pars (VPP) plana 23 G, con levantamiento de la MER y liberación de la membrana limitante interna como tratamiento quirúrgico. Para el análisis inmunohistóquímico se recogieron muestras de MER durante la VPP. Las principales variables estudiadas fueron MAVC, utilización de Triamcinolona intravítrea, grosor foveal central (GFC), alteración de capa de Henle y de líneas hiperreflectivas de capas externas a nivel foveal por SD-OCT, presencia de células de Müller, astrocitos, microglía residente, microglía activada y macrófagos. Se relacionó el resultado anatómico, funcional e inmunohistoquímico. RESULTADOS: Se evidenció una recuperación significativa (p<0,001) de la MAVC después de la VPP El grosor foveal central (GFC) y los quistes intraretinales no presentaron una asociación estadísticamente significativamente con la mejor agudeza visual corregida (MAVC). Se observó una recuperación significativa de las alteraciones de las cuatro líneas hiperreflectivas de capas externas y de la capa de Henle por SD-OCT después de la cirugía. El grupo celular más frecuente en las muestras de MER estudiadas fue la macroglia, observándose en todos los estadios evolutivos por SD-OCT. Se demostró la aparición, con mayor frecuencia, de la microglía residente, microglía activada y macrófagos en los pacientes que no presentaron alteraciones de líneas hipereflectivas de capas externas. Los pacientes que mostraron microglía activada y macrófagos en sus muestras de MER, tuvieron una mayor recuperación del GFC y de la MAVC. CONCLUSIONES: La mejoría de la agudeza visual de los pacientes con MER idiopáticas no depende del GFC ni de quistes intrarretinales; siendo la integridad de capas externas, en asociación con la agudeza visual, los mejores factores predictivos de recuperación visual en estos pacientes. Las alteraciones de la capa de Henle, y de las líneas hiperreflectivas de capas externas 1 y 4, fueron las variables anatómicas que presentaron una mayor asociación con la MAVC, antes y después de la cirugía. La presencia de microglía residente, microglía activada y macrófagos en la MER idiopática, podría ser un factor protector de alteraciones de líneas hiperreflectivas externas por SD-OCT.
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Li, Yong-Dong. "Étude comparative des lois de commande des machines asynchrones alimentées par onduleur de tension MLI : réalisation d'une commande numérique de positionnement." Toulouse, INPT, 1987. http://www.theses.fr/1987INPT106H.
Full textAbstract:
Comparaison de trois types de commande pour entrainement asynchrone: autopilotage, retour d'etat et champ oriente. Definition d'une loi de commande indirecte du flux permettant d'obtenir un flux constant en regime permanent ou transitoire. Realisation d'une commande de position
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Tounsi, Mohamed. "Cyclage actif en mode MLI des modules de puissance IGBT application des SVM pour le diagnostic des défauts de vieillissement thermique." Caen, 2011. http://www.theses.fr/2011CAEN2082.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur la mise en œuvre d’un classifieur SVM (Séparateur à Vaste Marge) pour le diagnostic automatique de défauts de vieillissement thermique de composants de puissance IGBT à base de mesures électrothermiques. Cela a nécessité le développement d’un banc d’essai de cyclage actif de modules IGBT pour la caractérisation de leur fatigue thermique, l’analyse des dégradations engendrées dans leur assemblage ainsi qu’à la classification de leur mode de fonctionnement, en mode « sain » et en mode « dégradé». La stratégie de cyclage thermique adoptée, vise à reproduite les contraintes imposées aux composants durant un fonctionnement réel. Nous avons suivi d’une part, les paramètres statiques et dynamiques des modules pour détecter d’éventuelles dérives, et d’autre part des paramètres électrothermiques indicateurs de dégradations thermomécaniques dans leur assemblage. Le stress thermique a causé principalement une avance dans les commutations à la fermeture et à l’ouverture ainsi qu’une apparition d’une trainée de courant à l’ouverture. Une analyse de défaillance a permis de révéler un décollement de fils de bonding, une dégradation de la brasure puce/substrat et une reconstruction des surfaces des métallisations d’émetteur et de grille. Le classifieur SVM construit, permet de discerner un mode de fonctionnement dégradé d’un mode de bon fonctionnement des composants, en vue de la mise en œuvre d’une maintenance préventive dans des installations électriques où la continuité de service et la sécurité revêtent une importance capitale<br>The work concerns the implementation of an SVM classifier (Support Vector Machine) for an automatic diagnosis of power IGBT module thermal ageing defects, based on thermoelectric measurements. This has required the development of an active cycling test bench for the characterization of the thermal tiredness of IGBT modules, the analysis of the degradations generated in their assembly, and the classification of their operating mode : in " healthy " mode and " degraded " mode. The strategy adopted for the thermal cycling, aims to reproduce the constraints imposed on the components during their real operation. We followed the module static and dynamic parameters in order to detect possible drifts, and thermoelectric parameters used as criteria of thermo-mechanical degradations in their assembly. The thermal stress caused mainly, earlier switching-on and switching-off modes and appearance of a tile-current. A failure analysis has revealed, in the component assembly, bond-wire lift-off, solder layer degradation, and surface dislocation of the gate and emitter metallizations. The implemented SVM classifier, allows to distinguish between an IGBT degraded operating mode and a healthy operating mode, for a preventive maintenance in electric installations where the continuity of service and safety are very important
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Kilani, Khaled. "Faisabilité des courants porteurs en ligne sur un câble triphasé entre un onduleur MLI et un moteur pour des applications avioniques." Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10011/document.
Full textAbstract:
L’avion « plus électrique », voire « tout électrique », a pour objectif le remplacement des sources d’énergie hydraulique et pneumatique par des sources électriques. Ces modifications profondes conduisent à une augmentation de la puissance électrique totale nécessaire et à un accroissement des besoins de communication entre systèmes, impliquant des câbles et des connexions supplémentaires, avec des conséquences en termes de poids, de fiabilité et de maintenance. Pour diminuer le nombre de réseaux filaires dédiés aux communications numériques et pour augmenter la fiabilité de la liaison, une des solutions envisageables est l’utilisation des Courants Porteurs en Ligne (CPL), les câbles d’énergie servant de support à la transmission de l’information. Tout en conservant cet aspect avionique, l’objet de notre étude concerne la faisabilité d’une transmission CPL sur un câble de puissance triphasé reliant un convertisseur et un moteur. Dans un premier temps, les caractéristiques des fonctions de transfert ou gains d’insertion, mesurés sur un banc de test comprenant un moteur et un convertisseur, sont présentées. On a envisagé tout d’abord une communication utilisant simplement 2 fils de phase comme support physique, l’injection et la réception du signal étant réalisées au moyen de deux types de coupleur, capacitif ou inductif. On s’est intéressé ensuite à une transmission dite « MIMO » pour laquelle des signaux sont émis simultanément sur 2 paires de fils de phase et dans ce cas la matrice de transfert du canal a été caractérisée. Les mesures ont été effectuées initialement sur un réseau 3 fils placés à l’intérieur d’un bâtiment, avant d’être menées sur le câble triphasé de puissance reliant onduleur et moteur. Comme de nombreuses impulsions sont produites par les convertisseurs de puissance à Modulation à Largeur d’Impulsion (MLI), un effort particulier a été porté sur la caractérisation expérimentale de ces bruits et sur leurs paramètres statistiques. Cela a permis d’aboutir à un modèle de bruit qui sera une donnée d’entrée d’un logiciel simulant la liaison numérique entre un moteur et le convertisseur de puissance. Afin de lutter contre ce bruit impulsif, deux méthodes d’écrêtage de signaux et une méthode de suppression du bruit ont été étudiées. La simulation numérique de la transmission montre que la méthode de suppression de bruit précédée d’un écrêtage des signaux reçus est la méthode la plus performante, en offrant un gain de 6 dB en puissance d’émission par rapport une transmission sans traitement. Ensuite, nous nous sommes intéressés aux performances du standard HomePlug AV dans ses deux modes, robuste (ROBO) et haut débit (AV), en présence du bruit impulsif. Enfin, les performances en termes de taux d’erreurs binaires (TEB) de la transmission MIMO sur les réseaux indoor et triphasé ont été présentées pour différents types de codage espace-temps (STBC) ou espace - fréquence (SFBC). On a montré que, pour un débit de 5 Mbits/s, une transmission dans le mode ROBO associé à la méthode MIMO-SFBC et une modulation QPSK, offrait un gain de diversité de 5 dB pour une liaison sur le câble triphasé convertisseur – moteur, tout en présentant l’avantage de ne pas nécessiter la connaissance du canal à l’émetteur<br>The objective of "More electric" or "all electric" aircrafts is to replace the hydraulic and pneumatic power by electric sources. However, these changes lead to the increase in the power consumption and the need of communication between systems. This comes at the cost of additional cables and connections with challenges in weight considerations, reliability and maintenance. A possible solution to overcome this problem is the use of powerline communication (PLC) by employing the power cables to support the transmission of information. The main objective of our work is the study of the feasibility of a transmission over a powerline cable connecting a three-phase power converter and motor in an avionic environment. First, the characteristics of the transfer function or insertion gains, measured on a test bench including a motor and an inverter are presented. We initiate our study by considering the case of single input single output (SISO) communication using two wires as physical media. The injection and the reception have been performed by two types of coupling, capacitive or inductive. Then, the study was extended to the case of multiple-input and multiple-output (MIMO) transmission in which signals are transmitted simultaneously on two pairs of wires. In this case, the transfer matrix of the channel has been characterized. The measurements were carried out in two environments: a 3 wires network placed inside a building and a three-phase cable connecting the power inverter and motor.Due to the impact of many pulses produced by Pulse Width Modulation (PWM) inverters, a special effort has been made on the experimental characterization of these pluses and their statistical parameters. This leads to develop a noise model used as an input to a software simulator. Clipping methods and a noise suppression method were studied in order to reduce the effect of impulsive noise. The simulation showed that the transmission using a noise suppression technique preceded by a clip of the received signals is the most efficient, providing a gain of 6 dB compared to a transmission without treatment. Then we were interested in the performance of the HomePlug AV standard in both modes, robust (ROBO) and broadband (AV) in the presence of impulsive noise.Finally, performance in terms of bit error rate (BER) of the MIMO transmission on indoor networks and on a three phase power cable was presented for different types of space-time bloc coding (STBC) and space frequency bloc coding (SFBC). It has been shown that, for a rate of 5 Mbit/s, transmission over the three phase cable in the ROBO mode associated with the SFBC method and MIMO-QPSK modulation, offered a diversity gain of 5 dB without prior channel knowledge at the transmitter
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Maïga, Cheick Oumar. "Etude du vieillissement de différentes structures de Transistors Bipolaires à Grille Isolée (IGBT) : application à la sûreté de fonctionnement d’un onduleur MLI." Caen, 2006. http://www.theses.fr/2006CAEN2014.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans cette thèse porte sur l’étude du vieillissement de différentes technologies de Transistors Bipolaires à Grille Isolée (IGBT). Il s’agit de trouver une (des) signature(s) électrique(s) de l’effet du vieillissement des principaux types d’IGBT présents sur le marché des composants de puissance. Nous avons analysé les effets des stress thermoélectriques par polarisation inverse sous haute température (HTRB) et par polarisation de grille sous haute température (HTGB) sur des IGBT issus les deux principales technologies qui sont la technologie à grille enterrée (Trench-IGBT) et la technologie planar, ou à grille de surface, avec ses deux structures : la structure de type épitaxiée (Punch-Trough IGBT) et la structure de type homogène (Non-Punch-Through IGBT). L’étude du vieillissement de ces IGBT a mis en évidence une évolution plus ou moins significative de certains de leurs paramètres électriques qui pourraient être utilisés comme indicateurs de vieillissement. L’aspect système a été abordé sous l’angle de l’analyse des conséquences de l’évolution des temps de commutation des IGBT sur la sûreté de fonctionnement d’un onduleur de tension fonctionnant en modulation de largeur d’impulsion Dans certaines conditions de fonctionnement, ces vieillissement conduiraient à une modification des spectres harmoniques du courant et de la tension de sortie dans le cas des IGBT de technologie planar et à des courts-circuits de bras dans le cas des IGBT de technologie à grille isolée<br>The work presented is concerned with the ageing study of various technologies of Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBT). We have analysed the effects of a High Temperature Gate Bias and a High Temperature Reverse Bias stresses on the two major technologies of IGBT which are the planar gate technology (Punch-Trough IGBT and Non-Punch-Through IGBT) and the trench gate technology (Trench-IGBT). The study highlighted a more or less significant evolution of different electric parameters which could be used as ageing indicators. The consequences of the evolution of the switching times on a PWM inverter operation were analysed. It was shown that the ageing of the IGBTs would lead to a modification of the harmonic spectrum of the output voltage and the output current in the case of planar technology and to a short circuit in of the DC link in the case of the trench technology
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Merabtene, Mourad. "Modélisation dynamique et commande d'une machine synchrone double étoile alimentée par des onduleurs MLI fonctionnement en mode normal et en mode dégradé." Nantes, 2005. http://www.theses.fr/2005NANT2032.
Full textAbstract:
Ce mémoire traite de la modélisation dynamique en vue de la simulation et de la commande vectorielle des machines synchrones double étoile à pôles saillants alimentées par des onduleurs MLI. Grâce aux approches de modélisation développées, le modèle initial fortement couplé de la machine est ramené à un ensemble de modèles diphasés équivalents découplés magnétiquement. Ces approches de modélisation sont étendues au fonctionnement en mode dégradé de l'ensemble onduleur-machine. Un banc d'essais logiciel est développé pour simuler le comportement dynamique et analyser les problèmes spécifiques de l'ensemble convertisseur-machine fonctionnant soit en mode normal soit en mode dégradé. Afin de minimiser les ondulations du couple et les pertes en mode dégradé, des stratégies de commande ont été élaborées. Un algorithme de commande généralisé est proposé pour le contrôle du couple dans les deux modes de fonctionnement. Les différentes études ont été validées sur un banc d'essais expérimental<br>This thesis presents the dynamic modelling in view of simulation and control of the double star salient poles synchronous machines supplied by PWM inverters. Based on the established modelling approaches, the initial machine's model, characterised by a strong coupling, is transformed on several magnetically decoupled equivalents models. These modelling approaches are extended to the functioning under fault condition of the electrical drive. Specific simulation software is developed in view to simulate and to analyse the dynamic behaviour of the inverters-machine set under balanced and unbalanced functioning. In order to minimise the torque ripples and the losses under fault condition, a control strategies are elaborated. A generalised control algorithm is proposed for the torque control in the two operating modes. The various studies were validated on an experimental prototype
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Li, Yong-Dong. "Etude comparative des lois de commande de machines asynchrones alimentées par un onduleur de tension MLI réalisation d'une commande numérique de positionnement /." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37607384r.
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Pelissou, Catherine. "Controle du couple d'une machine asynchrone pour la traction ferroviaire à moyenne et grande vitesse : transitions des modes de commandes et de MLI." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0101.
Full textAbstract:
Lors de la présente étude, nous avons conçu et réalisé une structure de contrôle synchrone du couple et du flux d'une machine asynchrone dans le domaine des moyennes et hautes vitesses. En effet, sur cette plage de vitesse le contrôle vectoriel par flux orienté n'est pas actuellement utilisable. Cette structure est associée à différents modèles de MLI, également synchrones. Les limitations imposées par l'onduleur ne permettant plus un fonctionnement asynchrone, à fréquence fixe, pour l'ensemble de la commande. La conception de cette commande s'est appuyée sur une modélisation de la machine qui a aidé à comprendre le fonctionnement et qui a donné les moyens nécessaires pour le calcul des réglages. Cette commande, unique sur la plage de fonctionnement moyenne et haute vitesse, est synchrone, ce qui permet de rendre inobservables les oscillations du couple instantané. A haute et moyenne vitesse, le couple est contrôlé directement (contrôle direct du couple) à partir d'une estimation du couple des fondamentaux. De plus à moyenne vitesse, l'amplitude du flux rotorique est aussi contrôlée. Les changements de modes de commandes et de MLI ont conduit à étudier des phases de transitions avec comme critère principal l'avance régulière du vecteur flux statorique afin de réduire les transitoires de couple. Pour les contrôles du flux et du couple, différents types d'escamoteurs capables de fournir les valeurs des grandeurs à régler ont été conçus et comparés. Des tests en simulation ont été effectués sur le moteur du "TGVNG" et ont donné des résultats satisfaisants
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Mohamed-Ali, Youcef. "Contribution à la détermination des pertes électromagnétiques d'un moteur asynchrone alimenté par un onduleur MLI : application à l'optimisation d'un dispositif d'entraînement à vitesse variable." Besançon, 1993. http://www.theses.fr/1993BESAA001.
Full textAbstract:
Le problème du calcul des pertes dans un moteur asynchrone et tout particulièrement, la recherche des moyens pour les réduire restent actuellement mal maîtrisés pour les moteurs à faible et moyenne puissances. L'objectif de ce travail est l'étude des pertes électromagnétiques statoriques supplémentaires introduites par une alimentation MLI. Le premier chapitre est relatif aux pertes dans un moteur. Il permet également de montrer que les expressions traditionnelles conduisent à des résultats erronés par rapport aux mesures expérimentales. L'approche que nous avons proposée est basée sur des considérations thermiques mais le moteur est en fonctionnement normal dans son ambiance naturelle. Nous ne nous intéressons pour l'instant qu'aux pertes fer statoriques. Le principe de cette approche est lié à la comparaison entre l'échauffement en alimentation MLI et celui que l'on aurait avec une alimentation sinusoi͏̈dale dans les mêmes conditions. Cette méthode nécessite d'équiper le moteur asynchrone de thermocouples. L'alimentation MLI correspond à un modèle du commerce. Les résultats obtenus nous ont permis de définir un critère simple permettant de quantifier les pertes supplémentaires, en régimes linéaire ou saturé, introduites par la modulation de largeur d'impulsion. Ainsi l'augmentation des pertes statoriques pour une forme d'onde donnée est liée directement à un taux de distorsion que nous avons défini sans avoir besoin de la largeur et du nombre de créneaux de la forme d'onde de la tension d'alimentation. Le peu de connaissances que nous avions sur l'alimentation MLI utilisée et dans le but d'exploiter au mieux les possibilités, nous a conduit à identifier son fonctionnement à partir des caractéristiques externes. Cette partie nous a permis de montrer les difficultés de modélisation des pertes de l'onduleur.
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Habbadi, Abdallah. "Commande numérique d'une machine asynchrone alimentée par un onduleur de tension MLI nouvelle structure d'autopilotage, lois de commande pour la motorisation d'un robot mobile autonome /." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37614093c.
Full text
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Khan, Hamid. "Optimised space vector modulation for variable speed drives." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00999475.
Full textAbstract:
The dissertation documents research work carried out on Pulse Width Modulation (PWM) strategies for hard switched Voltage Source Inverters (VSI) for variable speed electric drives. This research is aimed at Hybrid Electric Vehicles (HEV). PWM is at the heart of all variable speed electric drives; they have a huge influence on the overall performance of the system and may also help eventually give us an extra degree of freedom in the possibility to rethink the inverter design including the re-dimensioning of the inverter components.HEVs tend to cost more than conventional internal combustion engine (ICE) vehicles as they have to incorporate two traction systems, which is the major discouraging factor for consumers and in turn for manufacturers. The two traction system increases the maintenance cost of the car as well. In addition the electric drives not only cost extra money but space too, which is already scarce with an ICE under the hood. An all-electric car is not yet a viable idea as the batteries have very low energy density compared with petrol or diesel and take considerable time to charge. One solution could be to use bigger battery packs but these add substantially to the price and weight of the vehicle and are not economically viable. To avoid raising the cost of such vehicles to unreasonably high amounts, autonomy has to be compromised. However hybrid vehicles are an important step forward in the transition toward all-electric cars while research on better batteries evolves. The objective of this research is to make electric drives suitable for HEVs i.e. lighter, more compact and more efficient -- requiring less maintenance and eventually at lower cost so that the advantages, such as low emissions and better fuel efficiency, would out-weigh a little extra cost for these cars. The electrical energy source in a vehicle is a battery, a DC Voltage source, and the traction motor is generally an AC motor owing to the various advantages it offers over a DC motor. Hence the need for a VSI, which is used to transform the DC voltage into AC voltage of desired amplitude and frequency. Pulse width modulation techniques are used to control VSI to ensure that the required/calculated voltage is fed to the machine, to produce the desired torque/speed. PWM techniques are essentially open loop systems where no feedback is used and the instantaneous values differ from the required voltage, however the same average values are obtained. Pulse width modulated techniques produce a low frequency signal (desired average value of the switched voltage) also called the fundamental component, along with unwanted high frequency harmonics linked to the carrier signal frequency or the PWM period. In modern cars we see more and more mechanical loads driven by electricity through digital processors. It is very important to eliminate the risk of electromagnetic interference between these systems to avoid failure or malfunction. Hence these unwanted harmonics have to be filtered so that they do not affect the electronic control unit or other susceptible components placed in the vicinity. Randomised modulation techniques (RPWM) are used to dither these harmonics at the switching frequency and its multiple. In this thesis a random modulator based on space vector modulation is presented which has additional advantages of SVM. Another EMI problem linked to PWM techniques is that they produce common mode voltages in the load. For electric machines, common mode voltage produces shaft voltage which in turn provokes dielectric stress on the motor bearings, its lubricant and hence the possibility of generating bearing currents in the machine that can be fatal for the machine. To reduce the common mode voltage a space vector modulation strategy is developed based on intelligent placement of zero vectors. (...)
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Elloumi, Khaled. "Onduleur de tension quasi-résonant utilisant un circuit oscillant a haute fréquence sur le bus continu : étude de la structure et définition d'un principe de commande mli quasi-résonante." Paris 11, 1993. http://www.theses.fr/1993PA112071.
Full textAbstract:
Ce document traite de la structure et de la commande d'un onduleur quasi-résonant en tension. La quasi-résonance a été établie en incorporant un étage oscillant a haute fréquence sur le bus continu de l'onduleur. Ceci conduit a un fonctionnement en commutation douce de l'onduleur et favorise, ainsi, sa montée en fréquence. D'un point de vue structure, on détaille les différentes possibilités de réaliser l'interface résonante, et les contraintes sur les interrupteurs sont mises en évidence. Les perspectives de fonctionnement a haute puissance de ce convertisseur sont aussi analysées. D'un point de vue commande, l'objectif poursuivi a été de chercher a associer la commande classique en modulation de largeur d'impulsions au fonctionnement en quasi-résonance. Une commande mli quasi-résonante a été ainsi définie. Des modèles de précision croissante ont été établis, traduisant plus finement les caractéristiques de fonctionnement de ce type de convertisseur. Les performances de la régulation numérique en mli du courant de charge sont comparées lorsque l'on utilise les différents modèles. La mise en uvre expérimentale d'un onduleur de tension quasi-résonant a permis de vérifier les caractéristiques de commutation, en quasi-résonance, des interrupteurs et l'interet du principe de la mli quasi-résonante
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Lowinsky, Luc Anthony. "Nouvelle topologie de Compensateur de Puissance Réactive pour les Réseaux Ferrés 25 kV / 50 Hz." Thesis, Toulouse, INPT, 2010. http://www.theses.fr/2010INPT0036/document.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce mémoire s’est déroulé dans le cadre d’une collaboration entre le groupe Convertisseur Statique du laboratoire LAPLACE et le département " Installations Fixes de Traction Electrique " de la Direction de l’Ingénierie de la SNCF. Aujourd'hui, la majorité du trafic sur le réseau ferré monophasé 25 kV / 50 Hz est assurée par des locomotives équipées de redresseurs contrôlés à thyristors. Du fait de l'augmentation du trafic, l'utilisation de ces locomotives nécessite la mise en place de moyen de compensation de puissance réactive afin de maintenir la tension caténaire à un niveau acceptable et de réduire la facture en énergie réactive. La correction du facteur de déplacement est réalisée en partie par des batteries de compensation fixes dont lapuissance est limitée par la tension maximale admissible à vide sur la caténaire. Afin d’adapter le niveau de compensation à la consommation, la partie fixe est complétée par un dispositif réglable basé sur une réactance contrôlée par des thyristors. Bien qu’il soit simple dans son principe, ce dispositif nécessite un filtrage des harmoniques en basse fréquence avec des circuits LC volumineux. L’objectif de cette thèse est de proposer une nouvelle topologie de compensateur de puissance réactive à haut rendement et utilisant un contrôle à modulation de largeur d’impulsion dans le but de minimiser le volume des éléments de filtrage. La première partie de ce mémoire est consacrée à une étude comparative de différentes topologies du point de vue des pertes dans les semi-conducteurs et du dimensionnement des éléments de filtrage associés. Les résultats de cette étude montrent que les topologies à base de gradateurs MLI, constituent les solutions les plus intéressantes pour réaliser le compensateur. La deuxième partie du travail concerne l’étude de l’insertion d’un compensateur à base de gradateurs MLI sur le réseau ferré avec la prise en compte des interactions harmoniques. Le cas d’étude concerne une sous-station où doit être implantée une compensation variable de 3 MVAR. Un relevé des courants délivrés par la sous-station a été effectué dans le but d’analyser leur contenu harmonique. Une modélisation de la sous-station et du compensateur est ensuite proposée et des simulations temporelles de l’ensemble sont réalisées en prenant en compte les formes d’ondes réelles des courants absorbés par les trains. Finalement, cette étude par simulation permet d’affiner le dimensionnement du compensateur à gradateurs MLI et des éléments de filtrage associés. Elle met en évidence l’avantage d’une solution, avec des gradateurs MLI en montage élévateur de tension, qui fonctionne sans transformateur et réutilise les batteries de compensation fixes déjà installées en sous-station à la fois comme diviseur de tension et éléments de filtrage. Afin de valider le principe de cette nouvelle topologie de compensateur statique de puissance réactive, un démonstrateur de 1,2 MVAR est mis en oeuvre et testé sur une plateforme d'essai de la SNCF<br>The work presented in this thesis is the result of collaboration between the Static Converters research group of LAPLACE Laboratory and the department "Installations Fixes de Traction Electrique" of the Engineering Division of the French Railways company, SNCF. Nowadays, most of the traffic in 25 kV – 50 Hz lines is achieved by old locomotives equipped with thyristor rectifiers. As traffic and load increase, reactive power compensation devices are required to keep the overhead line voltage at acceptable level and to reduce the spending for reactive power. The basic power factor correction is completed by fixed compensation banks. But the difficulty of such configuration is the no-load operation of overhead lines. The voltage can increase out of the 29 kV standard limit and to avoid this problem, variable reactive power compensator is often added to the fixed compensation banks. Nowadays, SNCF is equipped with thyristor based static VAR compensators (SVC). The main drawback of this topology is the requirement of a large LC shunt filter tuned for the third harmonic. The goal of this thesis is to find a new high-efficiency topology of STATic COMpensator (STATCOM) using PWM control to minimize the filtering components. The first part of this thesis focuses on a comparative study of different topologies in terms of semiconductor losses and filter elements size. The results of this study show that the topologies based on PWM AC Chopper are the most interesting solutions to achieve the compensator. The second part of the work concerns the influence of the connection of a STATCOM to a substation and focuses on the harmonic interactions with locomotives. The study case concerns a high traffic substation where a 3 MVAR STATCOM should be installed. Substation output current measurement was carried out in order to analyze its harmonic content. Models of the substation and the STATCOM are then proposed and simulations using real current waveforms are performed. Finally, this simulation study helps to refine the features of the AC Chopper topology and its filter elements. It highlights the advantage of a solution, with boost AC Choppers which operate without transformer and reuse the fixed compensation banks already installed in the substation as voltage divider and filter. To validate the principle of this new topology of STATCOM, a 1.2 MVAR prototype is built in LAPLACE laboratory and tested on a SNCF test platform
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Serbia, Nicola. "Convertisseurs modulaires multiniveaux pour le transport d'énergie électrique en courant continu haute tension." Thesis, Toulouse, INPT, 2014. http://www.theses.fr/2014INPT0007/document.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans ce mémoire ont été réalisés dans le cadre d’une collaboration entre le LAboratoire PLAsma et Conversion d’Énergie (LAPLACE), Université de Toulouse, et la Seconde Université de Naples (SUN). Ce travail a reçu le soutien de la société Rongxin Power Electronics (Chine) et traite de l’utilisation des convertisseurs multi-niveaux pour le transport d’énergie électrique en courant continu Haute Tension (HVDC). Depuis plus d’un siècle, la génération, la transmission, la distribution et l’utilisation de l’énergie électrique sont principalement basées sur des systèmes alternatifs. Les systèmes HVDC ont été envisagés pour des raisons techniques et économiques dès les années 60. Aujourd’hui il est unanimement reconnu que ces systèmes de transport d’électricité sont plus appropriés pour les lignes aériennes au-delà de 800 km de long. Cette distance limite de rentabilité diminue à 50 km pour les liaisons enterrées ou sous-marines. Les liaisons HVDC constituent un élément clé du développement de l’énergie électrique verte pour le XXIème siècle. En raison des limitations en courant des semi-conducteurs et des câbles électriques, les applications à forte puissance nécessitent l’utilisation de convertisseurs haute tension (jusqu’à 500 kV). Grâce au développement de composants semi-conducteurs haute tension et aux architectures multicellulaires, il est désormais possible de réaliser des convertisseurs AC/DC d’une puissance allant jusqu’au GW. Les convertisseurs multi-niveaux permettent de travailler en haute tension tout en délivrant une tension quasi-sinusoïdale. Les topologies multi-niveaux classiques de type NPC ou « Flying Capacitor » ont été introduites dans les années 1990 et sont aujourd’hui couramment utilisées dans les applications de moyenne puissance comme les systèmes de traction. Dans le domaine des convertisseurs AC/DC haute tension, la topologie MMC (Modular Multilevel Converter), proposée par le professeur R. Marquardt (Université de Munich, Allemagne) il y a dix ans, semble particulièrement intéressante pour les liaisons HVDC. Sur le principe d’une architecture de type MMC, le travail de cette thèse propose différentes topologies de blocs élémentaires permettant de rendre le convertisseur AC/DC haute tension plus flexible du point de vue des réversibilités en courant et en tension. Ce document est organisé de la manière suivante. Les systèmes HVDC actuellement utilisés sont tout d’abord présentés. Les configurations conventionnelles des convertisseurs de type onduleur de tension (VSCs) ou de type onduleur de courant (CSCs) sont introduites et les topologies pour les systèmes VSC sont ensuite plus particulièrement analysées. Le principe de fonctionnement de la topologie MMC est ensuite présenté et le dimensionnement des éléments réactifs est développé en considérant une commande en boucle ouverte puis une commande en boucle fermée. Plusieurs topologies de cellules élémentaires sont proposées afin d’offrir différentes possibilités de réversibilité du courant ou de la tension du côté continu. Afin de comparer ces structures, une approche analytique de l’estimation des pertes est développée. [...]<br>This work was performed in the frame of collaboration between the Laboratory on Plasma and Energy Conversion (LAPLACE), University of Toulouse, and the Second University of Naples (SUN). This work was supported by Rongxin Power Electronic Company (China) and concerns the use of multilevel converters in High Voltage Direct Current (HVDC) transmission. For more than one hundred years, the generation, the transmission, distribution and uses of electrical energy were principally based on AC systems. HVDC systems were considered some 50 years ago for technical and economic reasons. Nowadays, it is well known that HVDC is more convenient than AC for overhead transmission lines from 800 - 1000 km long. This break-even distance decreases up to 50 km for underground or submarine cables. Over the twenty-first century, HVDC transmissions will be a key point in green electric energy development. Due to the limitation in current capability of semiconductors and electrical cables, high power applications require high voltage converters. Thanks to the development of high voltage semiconductor devices, it is now possible to achieve high power converters for AC/DC conversion in the GW power range. For several years, multilevel voltage source converters allow working at high voltage level and draw a quasi-sinusoidal voltage waveform. Classical multilevel topologies such as NPC and Flying Capacitor VSIs were introduced twenty years ago and are nowadays widely used in Medium Power applications such as traction drives. In the scope of High Voltage AC/DC converters, the Modular Multilevel Converter (MMC), proposed ten years ago by Professor R. Marquardt from the University of Munich (Germany), appeared particularly interesting for HVDC transmissions. On the base of the MMC principle, this thesis considers different topologies of elementary cells which make the High Voltage AC/DC converter more flexible and easy suitable respect to different voltage and current levels. The document is organized as follow. Firstly, HVDC power systems are introduced. Conventional configurations of Current Source Converters (CSCs) and Voltage Source Converters (VSCs) are shown. The most attractive topologies for VSC-HVDC systems are analyzed. The operating principle of the MMC is presented and the sizing of reactive devices is developed by considering an open loop and a closed loop control. Different topologies of elementary cells offer various properties in current or voltage reversibility on the DC side. To compare the different topologies, an analytical approach on the power losses evaluation is achieved which made the calculation very fast and direct. A HVDC link to connect an off-shore wind farm platform is considered as a case study. The nominal power level is 100 MW with a DC voltage of 160 kV. The MMC is rated considering press-packed IGBT and IGCT devices. Simulations validate the calculations and also allow analyzing fault conditions. The study is carried out by considering a classical PWM control with an interleaving of the cells. In order to validate calculation and the simulation results, a 10kW three-phase prototype was built. It includes 18 commutation cells and its control system is based on a DSP-FGPA platform
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Viatkin, Aleksandr. "Development of a Test Bench for Multilevel Cascaded H-Bridge Converter with Self-Balancing Level Doubling Network." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2017. http://amslaurea.unibo.it/14974/.
Full textAbstract:
This Master degree project was developed during an exchange program, established between the University of Bologna and the Technical University of Munich (TUM). The research activity was conducted at the Institute of Energy Conversion Technology (TUM department) in collobaration with Prof. Dr.-Ing. Hans-Georg Herzog and his research team.
A symmetric 3-Phase Cascaded H-bridge Multilevel Inverter (CHBMLI), that is available in the TUM university laboratory, is reconfigured to operate as proposed using a Level Doubling Network (LDN). The LDN takes the form of a 3-phase half-bridge inverter that shares a common DC bus connected to a floating capacitor. This configuration allows almost to double number of output voltage levels. The LDN concept has inherent self-balancing capability that guarantees to maintain voltage across the LDN capacitor at nearly constant value and without any closed-loop control, while it does not consume or supply any power, apart from losses in the circuit. The proposed topology preserves the merit of CHBMLI modular structure, improving overall inverter’s reliability with reduced number of switching devices and required isolated DC sources compare with standard CHBMLI topology. Therefore, it significantly improves power quality, allows to reduce average device switching frequency, while minimizing cost and size of the power filter. Operation of the circuit is extensively verified by simulation in MATLAB/Simulink framework and experiments, performed on a grid-connected 3-phase five level laboratory prototype, specifically built as a part of the current Master Thesis. This work is a first step towards studying the proposed topology. Nevertheless, it provides a baseline for future analyses of the architecture and its possible variations.
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Cella, Benjamin. "On-line partial discharges detection in conversion systems used in aeronautics." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30337/document.
Full textAbstract:
Le concept de l'avion plus électrique a conduit les industriels à focaliser une partie de leurs efforts sur les risques liés à l'utilisation de la haute tension dans un environnement sévère (Basse pression, large plage de température et d'humidité …). Les risques associés sont l'existence et le développement de décharges partielles conduisant à terme à la défaillance du système dans lequel, elles se produisent. Considérant cette problématique, le groupe Liebherr Elektronik GmbH, en collaboration avec le laboratoire Laplace, a lancé l'étude d'une méthode permettant de détecter les décharges partielles dans des convertisseurs destinés à des applications aéronautiques. Ce sont les résultats de ce travail qui font l'objet de cette thèse. La première partie fait état des connaissances actuelles sur les décharges partielles, de leur nature physique aux méthodes de détection utilisées. Dans la seconde partie, trois phases de mesures validant l'efficacité de la méthode étudiée sont présentées et leurs résultats sont discutés. Enfin, dans une troisième partie, les conclusions de nos travaux et leurs perspectives sont présentées<br>The more electrical airplane concept led industrial companies to focus a part of their efforts on risks linked to the use of high voltage in a severe environment (Low pressure, wide range of temperature and humidity …). Associated risks are the existence and the growing of partial discharges ultimately leading to the breakdown of the system in which they occur. Considering this problematic, the Liebherr Elektronik GmbH group, in collaboration with the Laplace laboratory, launched the study of a method allowing partial discharges detection in converters intended to be used in aeronautical applications. The results of this work are the subject of this thesis. The first part brings the status of the current knowledge about partial discharges from their physical nature to the detection methods which are used. In the second part, three measurement phases assessing the efficiency of the studied method are introduced and their results discussed. Finally, in the third part, the conclusionsof our works and their perspectives are presented
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Raimondo, Giuliano. "Power quality improvements in 25 kV 50 Hz railways substation based on chopper controlled impedances." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00682719.
Full textAbstract:
Ce travail est le résultat d'une collaboration entre le laboratoire LAPLACE, la "Seconda Università degli Studi di Napoli" (SUN) et la Société National des Chemins de fer Français SNCF. Le sujet de recherche concerne l'utilisation de dispositifs électroniques de puissance dans les sous stations ferroviaires 25kV/50Hz afin d'améliorer la qualité de l'énergie électrique. Dans le transport ferroviaire, le système d'électrification monophasé 25kV/50Hz est largement diffusé en particulier pour les lignes ferroviaires à grande vitesse. Bien qu'aujourd'hui les systèmes d'alimentation en courant continu soient encore largement utilisés, l'adoption du courant alternatif monophasé offre des avantages économiques pour les infrastructures d'environ 30% en termes d'investissement, d'exploitation et d'entretien. Initialement, compte tenu de la simplicité du circuit, il n'y avait aucune nécessité d'intégrer de l'électronique de puissance dans les sous stations. Toutefois, au cours de la décennie passée, l'intérêt pour ces équipements est apparu car ils peuvent apporter une solution d'optimisation du réseau lorsque le trafic augmente ou lorsqu‟une nouvelle sous station est envisagée. Deux principaux types de dispositifs sont installés aujourd'hui sur le réseau ferré français : les compensateurs de puissance réactive et les compensateurs de déséquilibre de tension. Cette thèse présente de nouvelles topologies de compensateurs basées sur le concept d'impédances contrôlées par gradateur MLI. Comparées aux solutions existantes, ces topologies ont des caractéristiques particulièrement intéressantes en termes de pertes dans les semi-conducteurs et de volume des composants réactifs. Le manuscrit contient trois parties principales: La première partie présente le principe de l'électrification en 25kV/50Hz et souligne l'intérêt d'installer des moyens de compensation statique dans les sous stations. Après une description des solutions actuellement utilisées, le concept d'impédance contrôlée par gradateur MLI (CCI : Chopper Controlled Impedance ) est ensuite présenté. La deuxième partie du travail concerne l'utilisation du concept de CCI pour la compensation de puissance réactive. La sous-station SNCF de Revest est considérée comme cas d'étude. Celle-ci est équipée d'un transformateur monophasé de 60MVA dont le primaire est connecté à une ligne de transport 225kV. Deux topologies de compensateur de puissance réactive, basées sur des montages abaisseur ou élévateur de tension sont présentées. Le dimensionnement des gradateurs est effectué sur la base d'une campagne de mesures réalisée à la sous station. Des simulations numériques utilisant des formes d'ondes réelles de courant et de tension sont présentées. Des résultats expérimentaux effectués à la plateforme de test de la SNCF sur un prototype de 1,2MVAR permettent de valider le concept de CCI. La dernière partie du travail concerne le problème du déséquilibre de tension en amont de la sous station. Un circuit de Steinmetz " actif ", toujours basée sur des gradateurs MLI, est présenté et étudié. La sous station SNCF d'Evron est alors considérée comme cas étude. Celle-ci comporte un transformateur de 32MVA et est connectée à une ligne de transmission 90kV. Les mesures effectuées sur le site permettent le dimensionnement du compensateur ainsi que 'utilisation des formes d'onde réelles de courant et de tension dans les simulations numériques. Une comparaison avec des solutions classiques basées sur des onduleurs 2 niveaux et 3 niveaux souligne les avantages de la solution proposée. Ainsi, les résultats des calculs et des simulations montrent que l'énergie stockée dans les éléments réactifs est réduite 'un facteur six et que les pertes dans les semi-conducteurs sont réduites de 40%. Des résultats expérimentaux obtenus sur une maquette de 1.5 kVA permettent de valider le principe du circuit de Steinmetz actif.
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Abadie, Cédric. "On-line non-intrusive partial discharges detection in aeronautical systems." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30041/document.
Full textAbstract:
L'évolution de l'électronique de puissance ces dernières années a entraîné une augmentation de la densité de puissance et une diminution du coût des onduleurs de tension à modulation de largeur d'impulsion (MLI). Ces évolutions ont répandu l'utilisation de convertisseurs de puissance pour les applications de variateurs de vitesse ce qui a permis le développement du concept d' " avion plus électrique ". Ce concept consiste à remplacer un des vecteurs énergétiques (pneumatique ou hydraulique) par l'énergie électrique. Cependant, le développement du réseau électrique a entraîné une augmentation de la tension embarquée, ce qui a conduit à un vieillissement prématuré des équipements électriques embarqués. La forme de tension appliquée, appelée "modulation de largeur d'impulsion" (MLI), est constituée de trains d'impulsions. Avec l'application de ces impulsions, la tension n'est plus distribuée de manière homogène le long du bobinage. Dans ce cas, on pourra observer d'importantes différences de potentiel entre les spires d'une même phase voire entre deux phases du bobinage. En outre, un autre paramètre important provient du type d'enroulement des moteurs utilisés par l'industrie. L'enroulement aléatoire est la technique de bobinage la plus courante pour les moteurs basses tensions car cette méthode présente un faible coût. Le risque induit par ce type d'enroulement est que la première et une des dernières spires de la première bobine peuvent être proches l'une de l'autre. Dans ce cas, jusqu'à 80% de la tension sera supportée par quelques dizaines de microns d'émail, et les systèmes d'isolation existants ne sont pas dimensionnés pour résister à de telles contraintes. L'utilisation de longs câbles reliant l'onduleur au moteur peut aussi provoquer des surtensions importantes aux bornes du moteur. Ce phénomène s'explique par le fait que le câble se comporte comme une ligne de transmission qui n'est pas adaptée en termes d'impédance au bobinage du moteur. De plus, ces importantes différences de potentiel associées à de faibles pressions, présentes dans les zones dépressurisées de l'aéronef, peuvent entraîner l'apparition de décharges partielles. Les décharges partielles sont des décharges électriques qui court-circuitent partiellement l'intervalle entre deux conducteurs. Il existe de nombreuses méthodes de détection bien connues pour les tensions AC et DC, cependant, la détection sous tension de type MLI dans des moteurs basse tension est beaucoup plus complexe. Les signaux de décharge partielle sont en effet intégrés dans le bruit électromagnétique généré par la commutation. Le but de cette thèse est donc de développer un procédé de détection et un procédé de filtrage permettant une détection non intrusive et en fonctionnement (on-line) des décharges partielles dans le domaine aéronautique afin de qualifier les systèmes d'isolation électrique utilisés dans les aéronefs<br>The development of power electronics in recent years has led to increase power density and to decrease pulse width modulation (PWM) voltage inverter cost. These developments have expanded the use of power converters for variable speed drive applications which enabled the development of the concept of "more electric aircraft". This concept consists in replacing one of energy carriers (pneumatic or hydraulic) with electrical energy. However, the deployment of electrical energy has increased the onboard voltage, which leads to premature aging of onboard electrical equipment. The shape of the PWM voltage consists of pulse trains. With the application of these pulses, the voltage is no longer homogeneously distributed along the coil. In this case, large differences in potential between the strands are present. In addition, another important parameter derived from the winding type motor used in industry. The random winding is the most common technique for low voltage motors due to its lower cost. The risk generated by this type of winding is that the first and the last turns of the first coil can be facing one another. In this case, up to 80% of the voltage will be supported by a few tens of microns of enamel, and existing insulation systems are not designed to withstand such severe constraints. The use of long cable connecting the inverter to the motor can also cause significant overvoltage at the motor terminals. This phenomenon is explained by the fact that the cable behaves as a transmission line to which the motor coils is not adapted in terms of impedance. In addition, these large potential differences associated with low pressures in the depressurized areas of the aircraft, may cause the occurrence of partial discharge. Partial discharges are electrical discharges that short-circuited partially the gap between two conductors. There are many detection methods well known under AC and DC voltage, however, in the case of the detection under PWM like voltage in low-voltage motors, the detection is much more complex. Partial discharge signals are embedded in the electromagnetic noise generated by the switching. The aim of this thesis is to develop a detection method and filtering method enabling a non-intrusive and an "on-line" partial discharges detection in the aeronautical field in order to qualify the electrical insulation systems used in aircraft
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Billard, Thibaut. "Off-line and on-line partial discharges detection in low voltage motors of electric vehicle fed by a PWM inverter using non-intrusive sensor." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2555/.
Full textAbstract:
Pour faire varier la vitesse d'un moteur d'une voiture électrique, un onduleur de tension avec une modulation de largeur d'impulsion (MLI) est utilisé. Les temps de commutation de plus en plus courts créent un grand nombre de fronts de tension. L'utilisation d'un onduleur sur une machine basse tension est de plus en plus répandue et peut provoquer une réduction de la durée de vie des machines. Tout d'abord, la répartition de la tension au sein de la bobine est fortement inhomogène à cause de la nature impulsionnelle de la tension. Dans des machines basse tension avec un bobinage en vrac, il y a donc une probabilité non négligeable que les quelques premières spires de la bobine supportant la tension lors de la commutation soient adjacentes avec les dernières, faisant ainsi supporter à l'isolation interspire une forte différence de potentiel. La désadaptation d'impédance entre les câbles de puissance et les bornes de la machine peuvent également générer des surtensions, augmentant encore la sollicitation sur l'isolation électrique. Dans ces conditions défavorables, des décharges partielles peuvent apparaitre et contribuer à la dégradation de l'isolation électrique, réduisant ainsi la durée de vie des machines. Pire encore, des moteurs ayant passé avec succès des essais de qualification en impulsionnel pour être alimentés par un onduleur de tension ont malgré tout des durées de vie réduites. Si de tels phénomènes sont facilement détectables en 50Hz, il devient difficile de les détecter de manière électrique avec un onduleur de tension avec l'amplitude et la variation du courant. De plus, l'onduleur de tension génère un bruit électromagnétique important perturbant les mesures avec les capteurs non-intrusifs. L'objectif de cette thèse est donc de développer une méthode de détection de décharges partielles, à l'aide d'un capteur non-intrusif, dans un moteur de voiture électrique alimenté par un onduleur de tension en on-line, ainsi qu'en off-line, afin de fournir des données pertinentes lors de la conception d'un moteur électrique, de test fin de chaine ou d'essai en fatigue. Pour atteindre cet objectif, une suite d'expériences montant en complexité ont permis de confronter le dispositif de détection à des conditions de plus en plus proches de celles d'une voiture électrique<br>To control the speed of the motor in an electric vehicle, one solution is to use in the powertrain an inverter drive with pulse width modulation (PWM). This device is recreating a sinusoidal current on each phase with a high number of short pulses of the same amplitude but with a dynamic duty cycle. Recent advances in power electronics allowed switching time to be quicker and quicker thus creating voltage pulses with shorter and shorter rise time. The use of PWM inverter to fed low voltage is now widespread but not without posing well-known problems regarding the reliability of the machine. When an electric motor is fed with a very number of pulses per second, each pulse is not propagating immediately along the winding and thus the voltage distribution is not uniform as in the sinusoidal case. As a result, most of the voltage is located within the first turns of the coil during the first moment of the switching. When the motor is random wound, first and last turns of the same coil could be adjacent thus putting high demand on the turn-to-turn insulation. Impedance mismatch between power cables and motors terminals could lead to overvoltage which are increasing the electrical stress on the insulation system. In the worst-case scenario, partial discharges could occur and contribute to the gradual deterioration of the insulation materials thus leading to premature failure. If partial discharges are easily detected with sinusoidal voltage with standard testing procedure, it becomes much harder to so when the sample under test is fed by a PWM inverter drive. Indeed, it is very difficult to spot very low amplitude partial discharges signals among very large amplitude voltage and current. Moreover, the PWM inverter is generating electro-magnetical noise, which is highly disturbing in partial discharge detection using RF non-intrusive sensor. Worse still, some electric motors having passed successfully AC or repetitive impulses acceptance tests may still fail prematurely when fed by a PWM inverter drive. The aim of this Ph. D thesis is thus to develop a non-intrusive partial discharges detection method, using a non-intrusive sensor, off-line and on-line in an electric motor fed by a PWM inverter drive. To achieve this, a series of experiments, gradually growing in complexity, will test the detection method with harsher and harsher conditions, thus closer and closer to realistic electric vehicle operating conditions. From a single-phase test on an electric stator to a full-scale test on an industrial engine test bench, off-line and on-line detection proves to be possible. In addition, visual observations and experiments have been carried out to better understand the physics of the observed light emitting discharges
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Berkoune, Karima. "Approche mathématique pour la modulation de largeur d'impulsion pour la conversion statique de l'énergie électrique : application aux onduleurs multiniveaux." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30310/document.
Full textAbstract:
Les convertisseurs d'électronique de puissance sont de plus en plus exploités notamment dans les applications nécessitant la variation de vitesse de machines. L'utilisation de composants plus performants et plus puissants couplés à de nouvelles structures multiniveaux autorise l'accès à de nouveaux champs applicatifs, ou des fonctionnements à plus haut rendement. Ces convertisseurs statiques sont capables de gérer, par un pilotage adapté, les transferts d'énergie entre différentes sources et différents récepteurs selon la famille de convertisseur utilisée. Au sein de l'interface de pilotage, un schéma particulier permet de générer des signaux de commande pour les interrupteurs, il s'agit de la modulation et peut être vue par deux approches différentes : L'approche intersective issue d'une comparaison modulante-horteuse (appelée en anglais carrier based PWM) et l'approche vectorielle où les signaux de pilotage des trois bras de ponts sont considérés comme un vecteur global unique (appelée Modulation Vectorielle SVM). Le but de la MLI est de générer une valeur moyenne de la tension la plus proche possible du signal modulé. La commande usuelle par comparaison modulante-porteuse dans le cas des architectures multiniveaux nécessite autant de porteuses triangulaires qu'il y a de cellules à commander au sein d'un bras. Plus généralement, la stratégie de modulation de chacune des topologies multiniveaux est choisie en se basant sur des critères à optimiser liés à la qualité les formes d'ondes produites ou obtenues, suite à la conversion. Le choix de la variable de commande à implémenter dans le schéma MLI fait appel à l'expertise de l'expérimentateur et se réfère peu au modèle mathématique initial qui peut-être établit pour caractériser le fonctionnement de l'architecture d'électronique de puissance. En ce qui concerne les stratégies vectorielles SVM, une absence de modèle compatible avec les modèles, basés sur une comparaison modulante porteuse, d'onduleurs est constatée. Les types d'onduleurs triphasés à deux ou à N niveaux de tension admettent un modèle sous forme d'équations d'un système linéaire compatible qui s'écrit sous la forme V = f(a) dans le cas d'une MLI sinusoïdale et V = f(1) dans le cas d'une SVM, avec V les tensions de phase, a les rapports cycliques et f les instants de commutation. Dans cette configuration basique il est constaté que la matrice liant ces tensions aux rapports cycliques (ou aux instants de commutation) n'admet pas d'inverse, ce qui revient à dire qu'il n'est pas possible, avec les théories usuelles des fonctions linéaires, de résoudre ce système afin d'exprimer les rapports cycliques (ou les instants de commutation) en fonction des tensions de références. C'est ce qui explique qu'aujourd'hui un bon nombre d'implémentations pratiques de modulation se fait, suite à une analyse expérimentale des conséquences d'un choix de stratégie sur les variables d'intérêt<br>The power electronic converters are increasingly exploited in particular in applications requiring variable speed machines. The use of more effcient and more powerful components coupled with new multilevel structures widens the fields of application and allows high efficiency functioning. These converters are able to manage, with a suitable control, the energy transfer between different sources and different receivers depending on the used converter family. In the control interface, a particular pattern is used to generate control signais for the switches, it is the modulation. Generally, the modulation strategy takes two forms : a Modulation based on comparaison modulating - caiTier (Carrier based Pulse Width Modulation, (CPWM)) or a Vector Modulation (SVM). The purpose of the PWM is to generate a signal which has a mean value as nearest as possible to the desired sinusoidal signal. The usual control by PWM, in the case of multi-level architectures, requires as many triangular carriers as there are cells to be controlled within an arm. The modulation strategy selection for each multilevel topology is based on optimizing criterias related to the quality of the produced waveforms after the conversion. The choice of the variable to implement in the PWM scheme requires expertise of the experimenter and refers little to the initial mathematical model that can be established to characterize the operation of the power electronics architecture. Concerning the vector strategies SVM, the lack of a compatible model with PWM inverters is observed. The three-phase inverters with two or N voltage levels can be modeled in the form of equations of a compatible linear system that is written as V= f(a) in the case of a sinusoïdal PWM and V= f(1) in the case of SVM, with V represents phase voltages, ais a duty cycle and fthe switching instants. In this basic configuration, it is found that the matrix linking these voltages duty cycles (or switching times) adrnits no inverse, which means that it is not possible with the usuallinear functions theories to solve this system in order to express the duty ratios (or the instants of switching) as a function of the reference voltages. This is the reason that today a number of practical implementations of modulation is done after experimental analysis of the consequences of strategy choices on the variables of interest. This study proposes the development of a generic formulation for the modeling of voltage inverters and especially multilevel inverters. The development of generic models for the implementation of modulation strategies is illustrated. The extension of the average model to the three-phase systems is performed to the usual structures of N levels such as the floating capacity and H bridge inverters. The idea is to generalize the model to the multi-level architectures, whether by the sinusoidal PWM modulation expressing the alpha as an output variable, or by the SVM expressing tau. This thesis aims to define a modeling approach and mathematically express the set of solutions in order to generate modulation strategies for various architectures of inverters studied. This will be done using a tool for solving linear systems. This resolution is based on finding degrees of freedom, to be identified at first, then express them in a second step by establishing the link with the criteria to optimize for given architectures. Two examples of application have been implemented on conventional two levels of voltage inverters and the thtree levels flying capacitor voltage inverter
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Benmamas, Loucif. "Méthodes d’évaluation du risque de décharges partielles dans le bobinage de machines électriques destinées à la traction automobile." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS451/document.
Full textAbstract:
Une machine électrique utilisée pour un entraînement à vitesse variable est généralement alimentée par un convertisseur statique dont les composants électroniques de puissance commutent extrêmement rapidement. De ce fait, chaque enroulement statorique de la machine est soumis à des fronts raides de tension dont la répartition sur les différentes spires qui le constituent dépend notamment des capacités parasites entre spires ou entre spires et carcasse. Des zones locales de fort champ électrique apparaissent dans le bobinage conduisant souvent la création d'une activité de décharges partielles. Ce travail de thèse a pour but de fournir des informations quantifiées et précises quant aux risques encourus lorsque divers paramètres liés à l'alimentation de la machine et la topologie du bobinage varient permettant de contribuer à acquérir une expertise vis à vis des problèmes liés à l’apparition de décharges partielles au sein des bobinages, et à en déduire des règles de conception<br>Electrical machine used in variable speed drives are usually fed by a converter using fast switching power electronics devices. Thus, each stator winding of the machine is subjected to steep-fronted voltage pulses whose distribution over its various turns depends on the parasitic capacitances between turns or between turns and slot walls. Therefore, local areas of high electric field appear within the coil, often resulting in partial discharges activity. This thesis aims to provide accurate and quantified information regarding partial discharge inception when various parameters related to the machine power supply and winding topology so as to help develop expertise with respect to problems related to partial discharges, as well as to deduce machine design rules in this regard
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Kaczmarek, Robert. "De nouveaux algorithmes directs de commande en modulation de largeur d'impulsion." Paris 6, 1989. http://www.theses.fr/1989PA066264.
Full textAbstract:
Dans ce travail, un nouvel algorithme MLI adapté à la commande d'onduleurs de tension est développé à partir d'une analyse théorique de l'expression de la transformée de Fourier d'une fonction périodique constitué d'une suite d'impulsions de largeur variable. Cette démarche a permis la mise au point d'un algorithme d'expression simple mais néanmoins très prometteur au plan théorique. Dans un premier temps, les performances de l'algorithme développé sont analysées par simulations numériques au moyen d'un code de calcul développé à cet effet. La prise en compte dans la modélisation des interrupteurs de certaines de leurs caractéristiques physiques définit une suite d'impulsions dont les performances en termes d'harmoniques sont tout à fait comparables à celles de la suite d'impulsions issue de l'algorithme de base. Pour un même nombre d'impulsions, cet algorithme permet d'obtenir un taux global de distorsion harmonique nettement inférieur au taux de distorsion obtenu avec la mli quart d'onde: les premiers harmoniques sont rejetées très haut dans le spectre, leur amplitude est plus faible. Cependant l'amplitude des harmoniques de rang faible n'est pas totalement nulle. Enfin, la présentation des résultats expérimentaux et la très bonne concordance des résultats avec les simulations permettent de vérifier la robustesse et les performances de cet algorithme.
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Nguyen, Manh Quan. "Étude de l'impact des contraintes aéronautiques sur les systèmes d'isolation des moteurs de conditionnement d'air." Toulouse 3, 2012. http://www.theses.fr/2012TOU30165.
Full textAbstract:
Notre étude s'inscrit dans le cadre d'un projet régional de collaboration entre le laboratoire LAPLACE, les sociétés Liebherr Aerospace et Technofan et les PMEs Delty, ADN et Cirtem. Son sujet principal est l'étude des systèmes d'isolation électrique des machines tournantes de classe thermique 180°C, alimentés par onduleur MLI et fonctionnant en environnement aéronautique. La première partie de ce travail se focalise d'une part sur la quantification expérimentale des risques encourus par les systèmes d'isolation électriques des futures générations de moteurs employés dans la pressurisation des avions plus électriques et d'autre part sur la sélection des fils émaillés envisagés pour concevoir leur système d'isolation. La seconde partie est consacrée à une nouvelle solution visant à protéger des moteurs basse tension soumis aux contraintes fonctionnelles et environnementales sévères. Cette solution repose sur l'utilisation de particules de silice (micro-particules ou nano-particules) dispersés dans le vernis d'imprégnation. Afin d'évaluer les propriétés correspondantes du vernis ainsi réalisé, différentes expériences sont détaillées et analysées en fonction de la taille des particules. L'objectif consiste en effet à accroitre la tenue aux décharges du vernis sans pour autant détériorer ses autres propriétés diélectriques (conductivité électrique et rigidité diélectrique) et sa tenue mécanique<br>This study falls within the framework of a cooperation project between the Laplace Laboratory, the companies Liebherr Aerospace and Technofan and the SMEs Delty, ADN and Cirtem. The principal theme is the study of electrical insulation systems of rotating machines (thermal class 180°C), fed by PWM inverter and operating in a aeronautic environment. The first part of this work focuses on the one hand on the experimental quantification of risks associated with the electrical insulation systems of the future motors used in the pressurization of the ''more electric'' aircrafts, and on the other hand on the selection of enamelled wires considered to design their insulation system. The second part is dedicated to a new solution to protect low voltage motors subject to severe functional and environmental constraints. This solution is based on the use of silica particles (micro-particles or nano-particles) dispersed in the impregnation varnish. In order to estimate the corresponding properties of such varnishes, different experimental investigation are detailed and analyzed in accordance with the size of particles. The goal is to inscrease the resistance to partial discharges of varnish but without deterioration of its other dielectric properties (electric conductivity and dielectric strength) and its mechanical strength
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Fabre, Joseph. "Étude et mise en œuvre de modules de puissance MOSFET SiC pour leurs futures utilisations dans des convertisseurs ferroviaires." Thesis, Toulouse, INPT, 2013. http://www.theses.fr/2013INPT0112/document.
Full textAbstract:
Le Carbure de Silicium (SiC) va permettre de repousser les limites des convertisseurs dans trois directions : tenue en tension élevée, haute température de fonctionnement et forte vitesse de commutation. Aujourd’hui, les premiers modules MOSFET SiC sont disponibles sur le marché et semblent prometteurs. L’objectif de ces travaux de thèse consiste plus particulièrement à mettre en œuvre des montages permettant de caractériser ces premiers modules de puissance MOSFET SiC en vue de les utiliser dans les convertisseurs ferroviaires. Le premier chapitre est consacré à l’état de l’art d’une chaîne de traction de Tramway. C’est ce type de chaîne de traction sur lequel se concentrent les études des premières implantations de composants en SiC. Le deuxième chapitre présente un état de l’art des composants semi-conducteurs de puissance en SiC. Il rappelle tout d’abord les propriétés du matériau et détaille ensuite différentes structures de composants en SiC. Le troisième chapitre concerne les modélisations et les simulations de modules de puissance MOSFET SiC au sein d’une cellule de commutation. Les phases de commutation de ces composants sont étudiées en détail, les influences de différents paramètres sont mises en évidence et des simulations multi-physiques permettent de concevoir les bancs d’essais nécessaires à la caractérisation. Le quatrième chapitre présente les résultats des caractérisations statiques et dynamiques de modules de puissance MOSFET SiC. Ces résultats d’essai sont comparés à des modules IGBT Si de même calibre. Le cinquième chapitre est consacré à la mise en œuvre d’un banc d’essai utilisant la « méthode d’opposition ». Celui-ci permet de comparer les modules IGBT Si et les MOSFET SiC en fonctionnement onduleur grâce à des mesures électriques et calorimétriques. Le sixième et dernier chapitre présente des conclusions et donne des perspectives d’utilisation des composants MOSFET SiC dans les convertisseurs ferroviaires. Différents projets visant à utiliser des MOSFET SiC sur des applications ferroviaires y sont présentés<br>Silicon Carbide (SiC) technology is pushing the limits of switching devices in three directions: higher blocking voltage, higher operating temperature and higher switching speed. Nowadays, samples of Silicon Carbide (SiC) MOSFET modules are available on the market and seem promising. The aim of the thesis is to characterize these first power modules thanks to dedicated test beds in order to use them in railway converters. The first chapter focuses on the state of the art of Tramway traction chain. It is this type of traction chain which is the target application of these SiC components. The second chapter presents a state of the art of the SiC devices. First, we recall the material properties and then we detail different structures of SiC components. The third chapter concerns modelling and simulations of SiC MOSFET power modules within a commutation cell. The switching phases of these components are studied in detail and the influences of various parameters are highlighted. Multi-physicals simulations allow designing test benches necessary for the characterization. The fourth chapter presents the results of static and dynamic characterizations of SiC MOSFET power modules. The test results are compared with Silicon IGBT modules of the same rating. The fifth chapter is dedicated to the achievement of a test bench based on the "opposition method". This test bench allows comparing Si IGBT and SiC MOSFET modules in a voltage source inverter (VSI) operation by using electrical and calorimetric measurement methods. The sixth and last chapter presents conclusions and provides outlook for SiC MOSFET components in railway converters. Different projects targeting to use SiC MOSFET on railway applications are presented
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Cougo, Bernardo. "Dimensionnement et Optimisation de Transformateurs Inter-Cellules pour les Convertisseurs Multicellulaires Parallèles." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00578130.
Full textAbstract:
Les convertisseurs multicellulaires parallèles permettent de traiter des puissances importantes et de profiter d'une certaine standardisation des équipements. Ces dernières années, ces structures ont connu un regain d'intérêt lié notamment à la possibilité de couplage magnétique des inductances. Ce couplage aboutit à un composant magnétique aux propriétés très différentes appelé Transformateur Inter-Cellules (ICT) ; il ne modifie pas le courant de sortie, par contre il réduit l'ondulation de courant dans les bobines et l'ondulation de flux dans certaines parties du noyau. On peut montrer que ce couplage entraîne une réduction des pertes Joules dans les conducteurs et des pertes magnétiques dans le noyau. La réduction de l'ondulation de courant diminue également le courant efficace dans les semiconducteurs ce qui réduit les pertes par conduction, et la différence entre le courant à l'amorçage et au blocage des interrupteurs, ce qui permet la diminution des pertes dans les semiconducteurs lorsque les pertes au blocage sont supérieures aux pertes à l'amorçage. Le dimensionnement d'un ICT n'est pas fondamentalement différent de celui fait pour d'autres composants magnétiques en ce sens qu'il est basé sur le respect de certaines valeurs limites (induction, température) ce qui suppose une évaluation des différentes pertes et l'élaboration d'un modèle thermique. Par contre, la manière d'évaluer ces différentes grandeurs est tout à fait spécifique et n'a que quelques points communs avec les méthodes de calcul des inductances et des transformateurs Dans ce travail de thèse, on montre comment dimensionner ces ICTs en considérant plusieurs topologies et méthodes différentes, correspondant à différents niveaux de sophistication et de complexité. L'explication de ce dimensionnement est divisée en quatre parties : Pertes Cuivre, Pertes Fer, Densité de Flux de Saturation et Aspects Thermiques. L'évaluation des pertes cuivre liées aux composantes alternatives des ICTs constituent un point particulièrement délicat dans la mesure où elles résultent de la combinaison de deux facteurs eux-mêmes difficiles à évaluer ; l'inductance de fuite qui détermine l'amplitude des courants alternatifs mais dépend des flux principalement non canalisés et circulant dans l'air (volume d'étude important, effets 3D...), et la résistance équivalente des bobinages qui en haute fréquence est sujette à des phénomènes complexes comme les effets de peau et de proximité. En se basant sur l'utilisation d'un logiciel simple mais néanmoins robuste et fiable pour calculer précisément les résistances en haute fréquence et les inductances de fuite des ICTs, plusieurs astuces permettant de réduire les pertes cuivre non seulement des ICTs mais aussi des transformateurs et des inductances sont suggérées. Des tableaux simples sont développés pour aider le concepteur de transformateurs à identifier la meilleur configuration de conducteurs dans une fenêtre de bobinage en prenant en compte la forme d'onde du courant, le nombre de tours des enroulements, la fréquence des courants et les paramètres géométriques. Des formules analytiques et des outils de calcul adéquats ont ensuite été utilisés pour développer des routines d'optimisation ayant pour but la réduction de la masse, du volume, des pertes ou du coût des ICTs. Des interpolations multidimensionnelles des valeurs présimulées des résistances et inductances de fuite en haute fréquence sont utilisées afin de réduire le temps d'exécution de la routine d'optimisation. Plusieurs dimensionnements des ICTs ont été comparées vis-à-vis des matériaux du noyau et des conducteurs, du nombre de cellules de commutation et de la fréquence de découpage. Des comparaisons avec des selfs ont également été faites afin de montrer les avantages de ces ICTs. Des aspects de la commande des convertisseurs multi-niveaux triphasés ont également été étudiés vis-à- vis du flux circulant dans les ICTs. Des homopolaires, spécifiques pour chaque stratégie MLI et chaque topologie convertisseur/charge, sont créées afin de minimiser le flux dans les ICTs et par conséquent de réduire davantage la masse et la taille de ces composants. Des comparaisons entre différentes méthodes de MLI sont effectuées et vérifiées expérimentalement.
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Debbou, Mustapha. "Modélisation et commande d'un système innovant pour la propulsion navale." Thesis, Toulouse, INPT, 2014. http://www.theses.fr/2014INPT0028.
Full textAbstract:
Les travaux menés durant cette thèse s'intéressent principalement aux avantages que peut offrir la machine asynchrone à double alimentation (MADA) dans un système de propulsion navale. Ceci est obtenu à travers les degrés de libertés additionnels qu'elle apporte, d'une part, par l'exploitation de la redondance structurelle naturelle, et d'autre part , par les stratégies de contrôle qui lui sont appliquées. La première partie de ce mémoire, présente la modélisation du propulseur innovant. Ce dernier est conçu principalement autour de la MADA comme moteur de propulsion. Il est alimenté par deux onduleurs de tension à Modulation de Largeur d'Impulsion (MLI), et entrainant une hélice à trois pales fixes et symétriques. Plusieurs stratégies de commande ont été introduites pour piloter le système. En effet, des lois de contrôle de type linéaires et non linéaires, associées à des divers modulateurs MLI ont été validées et appliquées à cette structure de propulsion. L'innovation apportée dans le cadre de ces travaux consiste à associer à l'optimisation par conception (machine et convertisseurs d'alimentation), une optimisation par la commande et ce en évaluant l'influence de ces techniques pour deux critères de dimensionnement majeurs, à savoir, les pertes dans les convertisseurs de puissances, et les bruits acoustiques et vibratoires. La propulsion navale, comme tout système embarqué, possède des exigences en matière de qualité de service non seulement en termes de performances mais aussi de fiabilité et de disponibilité. En effet, les systèmes conçus pour ce type d'application doivent assurer et garantir une continuité de service en cas d'apparition de défauts au sein des constituants du système. L'utilisation de la MADA dans les systèmes de propulsion offre une redondance structurelle naturelle et analytique, introduite par la commande, qui permet d'assurer une continuité de service du système en présence d'une défaillance dans la structure. Deux défauts sont ainsi considérés dans cette étude, un défaut de semi-conducteur de puissance dans le convertisseur de puissance et un défaut de capteur vitesse/position. Les stratégies de contrôle proposées, les modèles de propulseur établis ainsi que les reconfigurations adoptées suite aux défauts ont été validées expérimentalement sur les bancs développés au LAPLACE dans le cadre de ces travaux<br>This study focuses on the benefits that can be induced by the use of the Double Fed Induction Machine (DFIM) operating in motor mode for marine propulsion systems. It can be achieved by the additional degree of freedom it provides, firstly, by exploiting the natural structural redundancy, and secondly, by the alytical redundancy introduced by applied control strategies. The first part of this thesis presents the modeling of a propeller architected mainly around the DFIM and its load such as a propeller with three fixed and symmetrical blades. Several control strategies have been introduced to control the system, in fact, linear and nonlinear control laws type associated with various modulators have been validated and applied to the propulsion structure. The objective was to evaluate the influence of these techniques for two major design criteria, namely, losses in power converters, and noise and vibration noise. Naval propulsion as any embedded system has requirements for the quality of service not only in performance but also reliability and availability. Indeed, the systems designed for these types of applications must ensure and guarantee continuity of service in response to the failures in system components. The use of MADA in propulsion systems provides a natural structural and analytical redundancies which ensure system service continuity in the presence of a fault in this structure. Two faults are considered in this study, a power semiconductor fault in the power converter and a speed sensor / position failure. Control strategies proposed, the propeller modeling established and reconfigurations adopted following settings have been validated by simulation and experimentally on the real laboratory or industrial benches developed in the context of this study
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Semail, Eric. "OUTILS ET MÉTHODOLOGIE D'ÉTUDE DES SYSTÈMES ÉLECTRIQUES POLYPHASÉS. GÉNÉRALISATION DE LA MÉTHODE DES VECTEURS D'ESPACE." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00266256.
Full textAbstract:
La démarche générale du mémoire consiste à utiliser des outils mathématiques permettant d'élaborer un formalisme vectoriel applicable aux systèmes électriques au sens large. Ce formalisme bénéficie à la fois des propriétés graphiques et géométriques de la théorie des vecteurs d'espace qu'il généralise et de la puissance du calcul matriciel. Aussi, est-il tout particulièrement adapté à l'étude des systèmes polyphasés.<br />Tout d'abord, on caractérise les modulateurs d'énergie indépendamment de leurs charges. Pour cela des espaces vectoriels leur sont associés ainsi que des familles de vecteurs qui les caractérisent. Il est possible alors de définir quel type de charge le modulateur est capable de contrôler. Les degrés de liberté de la commande trouvent également une formulation mathématique. Les exemples traités sont les onduleurs de tension monophasé et triphasé deux niveaux. L'approche conduit, dans le cas d'une commande aux valeurs moyennes, à un calcul original des durées de conduction des interrupteurs en utilisant la notion de barycentre. Les algorithmes obtenus, généralisables aux onduleurs à n bras, comportent un nombre réduit d'opérations logiques et arithmétiques.<br />Le formalisme est ensuite appliqué à la machine asynchrone triphasée avec q barres au rotor ; ceci nous permet d'expliciter la notion de rotor diphasé équivalent. La machine asynchrone pentaphasée est également modélisée et l'approche développée met en évidence les conditions que doit remplir l'onduleur à 5 bras pour l'alimenter correctement.<br />Dans la dernière partie, un onduleur de courant à Modulation de Largeur d'Impulsions est étudié à l'aide du formalisme. Les non-linéarités de la commande sont prises en compte vectoriellement, notamment, de façon originale, celle concernant la durée minimale de conduction des interrupteurs. On décrit enfin l'implantation matérielle de cette commande sur microcontrôleur 16 bits et présente les résultats expérimentaux dans le cas d'une charge constituée d'une machine asynchrone triphasée en parallèle avec des condensateurs.
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Raimondo, Giuliano. "Power quality improvements in 25kV 50 Hz railway substation based on chopper controlled impedances." Thesis, Toulouse, INPT, 2012. http://www.theses.fr/2012INPT0004/document.
Full textAbstract:
Ce travail est le résultat d'une collaboration entre le laboratoire LAPLACE, la "Seconda Università degli Studi di Napoli" (SUN) et la Société National des Chemins de fer Français SNCF. Le sujet de recherche concerne l'utilisation de dispositifs électroniques de puissance dans les sous stations ferroviaires 25kV/50Hz afin d’améliorer la qualité de l'énergie électrique. Dans le transport ferroviaire, le système d'électrification monophasé 25kV/50Hz est largement diffusé en particulier pour les lignes ferroviaires à grande vitesse. Bien qu'aujourd'hui les systèmes d’alimentation en courant continu soient encore largement utilisés, l'adoption du courant alternatif monophasé offre des avantages économiques pour les infrastructures d'environ 30% en termes d'investissement, d'exploitation et d'entretien. Initialement, compte tenu de la simplicité du circuit, il n'y avait aucune nécessité d'intégrer de l'électronique de puissance dans les sous stations. Toutefois, au cours de la décennie passée, l'intérêt pour ces équipements est apparu car ils peuvent apporter une solution d'optimisation du réseau lorsque le trafic augmente ou lorsqu’une nouvelle sous station est envisagée. Deux principaux types de dispositifs sont installés aujourd'hui sur le réseau ferré français : les compensateurs de puissance réactive et les compensateurs de déséquilibre de tension. Cette thèse présente de nouvelles topologies de compensateurs basées sur le concept d’impédances contrôlées par gradateur MLI. Comparées aux solutions existantes, ces topologies ont des caractéristiques particulièrement intéressantes en termes de pertes dans les semi-conducteurs et de volume des composants réactifs. Le manuscrit contient trois parties principales: La première partie présente le principe de l’électrification en 25kV/50Hz et souligne l’intérêt d’installer des moyens de compensation statique dans les sous stations. Après une description des solutions actuellement utilisées, le concept d’impédance contrôlée par gradateur MLI (CCI : Chopper Controlled Impedance ) est ensuite présenté. La deuxième partie du travail concerne l'utilisation du concept de CCI pour la compensation de puissance réactive. La sous-station SNCF de Revest est considérée comme cas d’étude. Celle-ci est équipée d'un transformateur monophasé de 60MVA dont le primaire est connecté à une ligne de transport 225kV. Deux topologies de compensateur de puissance réactive, basées sur des montages abaisseur ou élévateur de tension sont présentées. Le dimensionnement des gradateurs est effectué sur la base d'une campagne de mesures réalisée à la sous station. Des simulations numériques utilisant des formes d’ondes réelles de courant et de tension sont présentées. Des résultats expérimentaux effectués à la plateforme de test de la SNCF sur un prototype de 1,2MVAR permettent de valider le concept de CCI. La dernière partie du travail concerne le problème du déséquilibre de tension en amont de la sous station. Un circuit de Steinmetz « actif », toujours basée sur des gradateurs MLI, est présenté et étudié. La sous station SNCF d'Evron est alors considérée comme cas étude. Celle-ci comporte un transformateur de 32MVA et est connectée à une ligne de transmission 90kV. Les mesures effectuées sur le site permettent le dimensionnement du compensateur ainsi que l’utilisation des formes d'onde réelles de courant et de tension dans les simulations numériques. Une comparaison avec des solutions classiques basées sur des onduleurs 2 niveaux et 3 niveaux souligne les avantages de la solution proposée. Ainsi, les résultats des calculs et des simulations montrent que l'énergie stockée dans les éléments réactifs est réduite d’un facteur six et que les pertes dans les semi-conducteurs sont réduites de 40%. Des résultats expérimentaux obtenus sur une maquette de 1.5 kVA permettent de valider le principe du circuit de Steinmetz actif<br>This work is the result of collaboration between the LAPLACE laboratory, the “Seconda Università degli Studi di Napoli” (SUN) and the French national railways operator SNCF. The research topic treated herein concerns the use of power electronic devices in 25kV/50Hz railways substations to achieve power quality improvements. In railway transportation, single-phase 25kV-50Hz electrification system is widely diffused especially for high-speed railway applications. Although electrified DC systems are still widely applied, the adoption of AC single-phase system offers economical advantages for the infrastructures of about 30% in terms of investment, exploitation and maintenance. In early ages, due to its very simple diagram, there was no necessity to integrate power electronics in substations. However, for the last decade, the interest in power electronic equipments raised since they can provide the solution for network optimization when traffic increases or when a difficulty is foreseen for a substation implementation. Two types of devices are implemented today on the French Railway Network: Reactive Power compensators and Voltage Unbalance compensators. This thesis presents an investigation into new topologies based on the concept of “Chopper Controlled Impedances”(CCI). Compared to existing solutions, the new topologies show interesting features in terms of semi-conductor losses reduction and volume of reactive components. The manuscript is developed through three main parts: Firstly, the French railways system is introduced and the interest in installing power electronic compensators in substations is highlighted. After a brief description of currently used solutions, the CCI concept is presented: the use of Pulse Width Modulated AC Choppers allows achieving structures which behave as variable impedances. In the second part, the use of CCI structures in reactive power compensation is investigated. The SNCF substation of Revest is under study. It is equipped by a 60MVA single phase transformer with the primary side connected to a 225kV transmission line. Based on the step-down or step-up functioning mode of CCIs, two topologies of reactive power compensator are presented. The converter design is developed on the base of a measurement campaign carried out at the substation. Numerical simulations using real current and voltage waveforms are presented. Finally, experimental results carried out at the SNCF test platform on a 1.2MVAR prototype are shown. In the last part, the problem of voltage unbalance is treated. Using the concept of CCI, the feasibility of an active Steinmetz circuit based on AC choppers is explored. As a case study, the substation of Evron is considered. It is a 32MVA substation connected to a 90kV transmission line. Measurements carried out on the substation site allow the compensator design and the possibility to consider real waveforms for current and voltage in numerical simulations. A comparison with classical solution based on two levels VSI and three levels NPC-VSI highlights the advantages of the proposed solution. Calculation and simulation results show that the stored energy in reactive elements is reduced by a factor six whereas the semiconductor losses are 40% lower. Experimental results obtained on a scaled demonstrator (1.5 kVA) validate the principle of the active Steinmetz circuit
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Toure, Baïdy birame. "Modélisation haute-fréquence des variateurs de vitesse pour aéronefs : contribution au dimensionnement et à l'optimisation de filtres CEM." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00734802.
Full textAbstract:
Depuis une bonne dizaine d'année, l'aéronautique a entamé sa mutation vers le "plus électrique".L'objectif étant de réduire la consommation de carburant, une des contraintes majeures de ces nouvelles solutions est de réduire la masse embarquée. Les filtres dimensionnés pour les convertisseurs statiques doivent donc être optimisés au mieux vis-à-vis de ce critère, ainsi que du volume. Il y a donc un fort besoin du côté des concepteurs d'avions de savoir quels choix parmi les différentes possibilités technologiques sont optimaux, et de connaître l'impact de ces choix sur le poids, le coût global et le volume de l'équipement. Le filtre CEM représente généralement environ 30% du coût et du volume d'un convertisseur électronique de puissance. Il va de soi que le volume et/ou la masse de ces filtres doit être optimisé. L'impact de la loi de commande du convertisseur, le choix des semi-conducteurs, du packaging, câbles (longueur et intégration dans l'avion), des machines électriques,...doivent être parfaitement connus pour atteindre un dimensionnement optimal.Dans cette perspective, les objectifs de ces travaux de thèse visent à fournir non seulement une démarche méthodologique pour la modélisation haute fréquence des variateurs de vitesse dédiés aux applications aéronautiques mais aussi une approche de dimensionnement par optimisation des filtres CEM. Pour cela, un outil logiciel évolutif d'aide à la génération rapide des modèles CEM est proposé. Une description modulaire et une mise en équation automatique du modèle fréquentiel complet ainsi que des gradients en facilitent l'utilisation en procédures d'optimisation sous contraintes. L'approche présentée dans ces travaux est relativement générique : la topologie du filtre, de la structure du convertisseur, du câblage et la loi de commande peuvent être facilement recalculées, grâce à cet environnement logiciel.
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Nguyen, The Dung. "Étude des stratégies de modulation pour onduleur triphasé dédiées à la réduction des perturbations du bus continu en environnement embarqué." Compiègne, 2011. http://www.theses.fr/2011COMP1968.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce mémoire consiste à proposer des nouvelles stratégies de pilotage de l’onduleur triphasé à deux niveaux en environnement embarqué afin de réduire les perturbations conduites générées sur le bus continu et de réduire les pertes par commutation dans les interrupteurs. En effet, avec les contraintes d’encombrement et de poids, les inductances de lissage ne sont pas autorisées sur les systèmes électriques embarqués. Les seuls degrés de liberté pour réduire les perturbations conduites sur le bus continu sont les condensateurs de découplage et la commande de l’onduleur. Or, les condensateurs de découplage sont une source de défaillance récurrente : leur durée de vie dépend de la valeur efficace du courant absorbé. Par conséquent, de nouvelles stratégies MLI sont proposées afin de réduire le courant efficace dans les condensateurs de découplage et de réduire les pertes par commutation. La réduction du courant efficace dans les condensateurs de découplage induit par ailleurs une réduction de l’ondulation de la tension du bus continu. Pour cela, les techniques MLI (Modulation de Largeur d’Impulsions) appliquées sont basées sur l’utilisation de deux vecteurs actifs non adjacents (le cas des faibles amplitudes des tensions de consigne) ou trois vecteurs actifs consécutifs (le cas des fortes amplitudes des tensions de consigne) pendant chaque période de découpage. Les résultats analytiques ont montré que les nouvelles stratégies proposées permettent une réduction jusqu’à 40 % de la valeur efficace du courant dans les condensateurs de découplage, ainsi qu’une réduction jusqu’à 50 % des pertes par commutation. Les résultats sur banc d’essai ont confirmé ces résultats théoriques. En outre, les expérimentations ont démontré l’implantabilité de ces nouvelles stratégies sur DSP pour les applications en temps réel<br>This thesis presents new PWM strategies for embedded two-level voltage source inverter in order to reduce the conduction perturbations on DC link and switching losses. Indeed, passive filters are not allowed on embedded electric system due to their size and weight. In order to absorb conduction perturbations on DC link, two degrees of freedom are : DC link capacitors and the inverter’s controlling strategies. However, DC link capacitors are a recurrent fault source: their life span depends on the RMS value of the absorbed current. Hence, in this thesis, we are proposing two new PWM strategies to reduce the RMS value of DC link capacitors’ absorbed current and to reduce the switching losses. A reduction in DC link capacitors’ RMS current value also lead to a reduction of DC link voltage ripple. In order to do that, the proposed PWM (Pulse Width Modulation) techniques base on utilizing 2 non adjacent active vectors (for low reference voltage’s amplitude) or by utilizing 3 consecutive active vectors (for high reference voltage’s amplitude) at each switching period. Analytical results show the effectiveness of these strategies compared to that of Space Vector PWM Strategy SVPWM in terms of RMS value for DC link capacitor current and in terms of switching losses. Experimental results confirm their effectiveness. Moreover, it is shown that these new strategies can be implemented on DSP for real time applications