4.2.3.3 RESUME DES RELATIONS DES GRANDEURS ECHANGEES
ET FORMES D'ONDE
La conversion de grandeurs ainsi effectuée par
l'application des relations précédentes peut être
résumée dans le tableau suivant :
Tableau. 1. Tensions modulées par un hacheur à 3
niveaux
Un décalage temporel des ordres de commande de ces
deux cellules permet de générer les trois niveaux de tension :
uc1 uc2 us
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Lors d'un fonctionnement dans des conditions normales, la
tension aux bornes de chaque condensateur s'équilibre naturellement
autour d'une certaine fraction de la tension de bus continu
On démontre qu' à l'équilibre la tension
aux bornes du condensateur C2 a une valeur constante et égale à
la moitié de la tension imposée :
us2 = uc2 = us1/2 (6.14)
On obtient ainsi une modulation multiniveau symétrique
et les niveaux de la tension modulée se réduisent à
trois.
La tension modulée par un hacheur à 3 niveaux
Boost a la forme d'onde suivante :
Fig. 6.8 .Évolution temporelle d'une tension
multiniveau (3 niveaux) symétrique.
Cette tension est donc constituée d'un ensemble de 3
valeurs distinctes, appelées niveaux.
Nous allons en ce qui suit étudier le hacheur à 3
niveaux à cellules imbriquées afin de mettre en évidences
les éventuelles analogies existant entre ces deux topologies.
4.2.3.4 MODELISATION ELECTRIQUE DE LA TOPOLOGIE A
CELLULES IMBRIQUEES
Nous conserverons les notations des grandeurs
précédentes de manière à retrouver des
similitudes.
Pour cela, on rappelle le schéma électrique du
hacheur à 3 niveaux à cellules imbriquées suivant :
Stratégie de commande et réglage du bus continu
dédiée aux systèmes de production d'énergie
éolienne et solaire
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Stratégie de commande et réglage du bus continu
dédiée aux systèmes de production d'énergie
éolienne et solaire
Fig. 6.9. Hacheur à 3 niveaux à cellules
imbriquées
Le hacheur à 3 niveaux à cellules
imbriquées est alimenté également par une batterie de
tension constante Ug =48 V.
Composé de deux cellules de commutation, celles-ci
permettent de mettre en série ou en opposition la tension aux bornes de
deux condensateurs C1 et C2.
Les grandeurs à contrôler sont:
· le courant commuté is issu de
l'inductance L débité sur la charge R influencé par la
tension multiniveau modulée um
-la tension aux bornes du condensateur (C1) qui est
influencée par le courant im2.
Le transistor et la diode d'une même cellule sont
supposés être dans des états complémentaires.
En adoptant l'approche matricielle comme
précédemment, la Partie Opérative Discontinue de ce
convertisseur se schématise par :
Fig. 6.10. Structure de fonctions de connexion du hacheur
à 3 niveaux à cellules imbriquées
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Stratégie de commande et réglage du bus continu
dédiée aux systèmes de production d'énergie
éolienne et solaire
Fig.6.11. Partie Opérative Discontinue Hacheur à
3 niveaux à cellules imbriquées du hacheur à 3 niveaux
à cellules imbriquées
On remarque que la Partie Opérative Discontinue de ce
convertisseur ne correspond pas à une topologie matricielle
d'interrupteurs idéaux (fig. )
Toutefois une approche purement électrique
basée sur la mise en équation des grandeurs électriques de
ce convertisseur débouche à un modèle mathématique
identique à celui du hacheur à 3 niveaux à potentiel
distribué, résumé dans tableau.
Remarque
En règle générale pour obtenir une tension
de n Niveaux, n -1 capacités sont nécessaires.
Ainsi la tension modulée sur 3 niveaux nécessite
donc 2 sources de tension.
Ces tensions aux bornes des condensateurs sont toutes
égales à us /2 ; us est la tension totale
du bus continu.
Une onde à 3 niveaux est donc obtenue par une
sommation de 2 fonctions de conversion qui est pondérée par les 2
sources de tension.
Lorsque les sources de tension ont la même amplitude
(uc1= uc2 ), la tension multiniveau obtenue est dite symétrique. Nous
entendons par hacheur multiniveau symétrique, un hacheur à niveau
multiple constitué de cellules partielles dont les tensions continues
sont toutes égales.
Les valeurs prises par chaque fonction de conversion
dépendent de la topologie du convertisseur et des ordres de commande des
transistors.
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