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Contrôle de l'énergie injectée dans un réseau électrique par un convertisseur triphasé utilisant un régulateur basé sur un modèle interne sinusoïdal

Thibault, Robert (2006). Contrôle de l'énergie injectée dans un réseau électrique par un convertisseur triphasé utilisant un régulateur basé sur un modèle interne sinusoïdal. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce mémoire traite de la commande du convertisseur en source de tension à MLI triphasé connecté au réseau. La structure de commande est basée sur une boucle interne et une boucle externe. La boucle interne commande le transfert de la puissance entre le lien du bus continu et le réseau. La boucle externe fournit le courant de référence à la boucle interne et est conçue pour maintenir la tension du bus continu constante.

Avec la commande vectorielle, il est possible de fournir des courants quasi-sinusoïdaux au réseau avec un facteur de puissance unitaire. Les tensions et les courants sont transformés dans un système de référence en rotation d-q, où la commande devient beaucoup plus aisée. Puisque le vecteur spatial de courant dans le système de coordonnées synchrone d-q est fixe, les contrôleurs PI opèrent sur des signaux continus, plutôt que sur des signaux sinusoïdaux. En régime permanent, les vecteurs de courant c.a. apparaissent comme des constantes dans le système de référence synchrone donc, les erreurs statiques peuvent être annulées par l'utilisation de contrôleurs PI conventionnels.

L'inconvénient des structures classiques de contrôle est la difficulté de commander des variables avec des références sinusoïdales en raison des capacités limitées des contrôleurs PI à suivre exactement des entrées variables dans le temps.

Ce mémoire propose une stratégie de commande plus simple, mais d'autre part équivalente, qui résout ce problème sans la difficulté de transformer des quantités triphasées dépendantes du temps dans le système de référence d-q invariant dans le temps et vice versa. Cette nouvelle structure de commande est basée sur un contrôleur complexe (c'est-à-dire avec parties réelles et imaginaires) qui réalise une erreur nulle en régime permanent en commandant le vecteur spatial de courant directement dans le système de référence stationnaire d-q.

L'équivalence mathématique avec la commande vectorielle est entièrement démontrée. Il s'avère que les gains du nouveau régulateur complexe sont exactement identiques à ceux du contrôleur PI conventionnel. On présente des résultats de simulation qui montrent clairement l'équivalence des deux systèmes de commande. Des résultats expérimentaux en régime permanent et en régime transitoire sont également présentés.

Titre traduit

Control of the energy injected into the electrical supply network by a three phase converter using a regulator based on a sinusoïdal internal model

Résumé traduit

This project deals with the control of three-phase PWM voltage source converters connected to the grid. The control structure is based on an inner loop and an outer loop. The inner loop controls the transfer of power between the dc link and the grid. The outer loop provides the reference current to the inner loop and is designed to maintain a constant dc link voltage.

With "field-oriented control" it is possible to deliver near-sinusoidal currents to the grid at unity power factor. Voltages and currents are transformed to the rotating d-q reference frame, where control becomes quite straightforward. Because the current space vector in the rotating d-q reference frame is fixed, the PI controllers operate on dc, rather than sinusoïdal signals. In steady state, vectors of ac current appear as constants in the synchronous reference frame; therefore, static errors can be nullified by the use of conventional PI controllers.

The disadvantage of classical control structures is the difficulty in controlling variables with sinusoïdal references because of the limited ability of PI controllers to accurately track time varying inputs.

This project describes a simpler, but otherwise equivalent control technique which solves this problem without the burden of transforming time-dependent three-phase quantities into the time-invariant d-q reference frame and vice versa. This new control structure is based on a complex controller (i.e. with real and imaginary parts), which achieves zero steady-state error by controlling the current space vector directly in the stationary d-q reference frame.

The mathematical equivalence with field-oriented control is fully demonstrated. It turns out that the gains of the new complex regulator are exactly identical to those of the conventional PI controller. Simulation results are also presented which clearly show the indistinguishability of the two control systems. Experimental results for bath steady state and transient operating modes are also presented and show the efficiency and superiority of the proposed control technique.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie électrique". Bibliogr.: f. [139]-143. Chap. 1. Généralités -- Chap. 2. Commande de l'onduleur de tension à MLI triphasé - partie 1 -- Chap. 3. Commande de l'onduleur de tension à MLI triphasé - partie 2 -- Chap. 4. Régulateur de courant complexe basé sur un modèle interne sinuso?dal -- Chap. 5. Montages et mesures.
Mots-clés libres: Commande, Controle, Convertisseur, Electrique, Energie, Interne, Modele, Regulateur, Reseau, Sinusoidal, Tension, Triphase
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Al-Haddad, Kamal
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de thèse
Dessaint, Louis-A.
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 28 mars 2011 17:38
Dernière modification: 04 nov. 2016 21:31
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/511

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