4.5.3 Technique de contrôle utilisant le
système de boucle à verrouillage de phase (PLL)
La mise au point de la technique de boucle à
verrouillage de phase en Anglais PLL (Phase Locked Loop) est directement
liée à l'histoire de la modulation d'amplitude. Le principe de la
PLL a été étudié en 1932, par Henri De BELLISCISE
un ingénieur de l'École Supérieure
d'Électricité (invention française). Ce dispositif
était destiné à améliorer les conditions de
réception des signaux radioélectriques noyés dans le bruit
en modulation d'amplitude. A l'époque, les réalisations à
base de PLL étaient à tubes et donc volumineuses, chères
et réservées au matériel professionnel. Aujourd'hui, la
technique PLL ne comprend plus qu'un circuit
intégré et quelques composants
périphériques. Les PLL ont envahi tout le domaine
des télécommunications.
1. Aperçu général
Le système PLL contient 3 composants de base (Fig.4.13)
:
- un comparateur de phase (CDP);
- un filtre passe-bas (FPB);
- un oscillateur contrôlé en tension (VCO).
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Figure 4. 14 : Structure de base de la boucle à
verrouillage de phase
2. Système de contrôle PLL sur Psim
Figure 4. 15 : Conception PLL dans la plateforme du
logicielle Psim
4.5.4 Synchronisation de l'onduleur connecté au
réseau à l'aide de la
technique PLL
La méthode de boucle à verrouillage de phase
(PLL) est considérée comme un appareil qui permet à un
signal de suivre un autre. Le signal de sortie se synchronise avec un signal
d'entrée de référence en fréquence et en phase. La
boucle de contrôle de courant est basée sur le contrôleur PI
(intégrale proportionnelle) et la PLL est chargée de lui fournir
les signaux. Pour que la PLL synchronise la fréquence du signal
d'entrée périodique et l'angle de phase avec le signal de sortie,
elle utilise un oscillateur
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interne identifié comme oscillateur commandé en
tension et une rétroaction négative. L'angle de phase, la
fréquence et la tension du réseau sont identifiés par le
système PLL. Afin de mettre en oeuvre les transformations de trame de
référence synchrone, l'angle de phase est nécessaire
tandis que la fréquence et la tension sont nécessaires pour la
stabilité dynamique du système et de surveiller les conditions du
réseau. Cependant, les courants sont transformés en
référentiel synchrone dq, qui effectue un processus de
découplage entre les axes d et q.
Une configuration courante pour la synchronisation du
réseau utilisée de nos jours est la boucle à verrouillage
de phase (PLL) implémentée dans le référentiel
synchrone dq et son schéma est illustré dans la figure 4.16
ci-dessous. Cette configuration de PLL est composée de la
détection de phase et du filtre de boucle. La mise en oeuvre de la
détection de phase peut être réalisée en utilisant
la transformation abc en dq dans le système triphasé.
Alternativement, la dynamique du système est déterminée
par le filtre de boucle. Cependant, la bande passante du filtre est un accord
entre les performances du filtre et la réponse temporelle. Par
conséquent, la qualité du verrou et la dynamique PLL sont
fortement influencées par les paramètres du filtre de boucle
(Meersman et al. 2010; Timbus et al. 2005).
Figure 4. 16 : Représentation PLL dans un
référentiel synchrone
De plus, le référentiel synchrone peut
facilement obtenir une performance appropriée et de petites erreurs
d'état stationnaire en amplitude et en phase avec une configuration de
compensateur simple car en état stationnaire les signaux sont sous forme
de courant continu (Reznik 2012; Chung 2000).
Habituellement, le réseau électrique public est
un système rigide dans lequel toute déviation de la
fréquence fournie entraîne une augmentation de l'erreur de l'angle
de phase. Cette erreur est réduite à zéro en utilisant le
contrôleur PI (Kaura & Blasko
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1997). La réponse en boucle fermée de
l'algorithme PLL peut prédire entièrement la réponse aux
fluctuations de fréquence.
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