synthese des convertisseurs statiques dc/dc/ac pour les systemes

UNIVERSITE DE SCIENCE ET DE TECHNOLOGIES D’ORAN
ECOLE DOCTORALE: COMMANDE INDUSTRIEL DES ENTRAINEMENTS
ELECTRIQUES ET DIAGNOSTIQUES.
DEPARTEMENT DE FORMATION : ELECTROTECHNIQUE
Thèse
Présentée en vue d’obtenir le grade de
Magister
Spécialité : Génie Electrique
Par
Meddah Mohamed
Ingénieure d’état en électrotechnique
SYNTHESE DES CONVERTISSEURS STATIQUES DC/DC/AC POUR LES SYSTEMES
PHOTO VOLTAÏQUES: ETUDE ET SIMULATION
Sous la direction de
M. Bourahla Mohamed
Membres du Jury :
Monsieur Mazari Benyounes professeur (USTO) président
Monsieur Taieb Brahimi abdelhalim professeur (USTO) examinateur
Monsieur Benouza Noureddine maître de conférences A (USTO) examinateur
Monsieur Bendjabbar Mokhtar maitre de conférences A (USTO) examinateur
Monsieur Bourahla Mohamed professeur (USTO) rapporteur

Table des matières
Table des matières
Introduction générale
Chapitre I : les batteries d’accumulateur
I.1 Introduction ............................................................................................................................ 1
I.2.les batteries .............................................................................................................................. 3
A. Notion de base ....................................................................................................................... 3
B. Quel type de batterie ............................................................................................................ 3
C. Quelle tension : 12V, 24V, 48V ou plus ............................................................................... 4
D. Régulateur de charges ........................................................................................................... 4
I.3 dimensionnement des batteries .......................................................................................... 4
I.4. La durée de vie ....................................................................................................................... 6
I.5 critères de choix d'une batterie ........................................................................................... 7
A. Avantages du NiMH par rapport au NiCd ............................................................................ 7
B. Avantages du NiCd par rapport au NiMH ............................................................................ 8
C. les batteries Lithium-ion ....................................................................................................... 8
I.6.interprétation de la capacité des batteries ........................................................................ 9
I.7.Conclusion ............................................................................................................................... 10
Chapitre II : les convertisseurs statiques DC/DC et DC/AC
Introduction ................................................................................................................................. 12
II.1. Les convertisseurs Continus/Continu: Les Hacheurs ................................................ 13
A. Convertisseur abaisseur (Buck) ........................................................................................ 14
A.1.Fonctions de transfert du hacheur BUCK en conduction continue .......................... 15
A.2 Fonctions de transfert du hacheur BUCK en conduction discontinue ..................... 15
B. Convertisseur élévateur (Boost) .......................................................................................... 16
C. convertisseur dévolteur-survolteur (Buck-boost) ................................................................. 17
C.1.Modélisation linéaire .................................................................................................. 18
C.1.1Fonctions de transfert du hacheur BUCK-BOOST en conduction continue ........ 18
C.1.2.Fonctions de transfert du hacheur BUCK-BOOST en conduction discontinue .. 18
C.1.3.Fonctions de transfert du hacheur BUCK-BOOST en régime auto-oscillant ...... 18
D. convertisseur FLYBACK .................................................................................................... 19
D.1.Modélisation linéaire ................................................................................................ 20

Table des matières
D.1.1.Fonctions de transfert de l’alimentation flyback en conduction continue ........... 20
D.1.2.Fonctions de transfert de l’alimentation flyback en conduction discontinue .... 20
E. Convertisseur Push-pull ....................................................................................................... 21
F. Convertisseur Cuk ............................................................................................................... 21
II.2. Les convertisseurs Continus/Alternatif : Les Onduleurs ........................................... 22
II.2.1. Introduction ................................................................................................................... 22
II.2.2. Caractéristiques propres à un onduleur pour systèmes photovoltaïques (PV) ............ 24
II.2.3. Détails technologiques ................................................................................................... 25
II.2.3.a Principaux types d’onduleurs rencontrés .......................................................... 25
II.3.conclusion ............................................................................................................................... 28
Chapitre III : Les différentes topologies du convertisseur Boost
III.1.Introduction ............................................................................................................................... 30
III.2. les différentes topologies des boost .......................................................................................... 30
III.2.1. Topologies non isolées ................................................................................................. 30
III.2.1.1Convertisseur Boost ........................................................................................... 30
A. Applications ................................................................................................................. 30
B. Principe de fonctionnement ....................................................................................... 31
B.1.Conduction continue .......................................................................................... 31
B.2.Conduction discontinue ..................................................................................... 33
C. Modélisation linéaire ................................................................................................... 35
C.1.Fonctions de transfert du hacheur BOOST en conduction continu .................. 35
C.2.Fonctions de transfert du hacheur BOOST en conduction discontinue ................ 35
C.3.Fonctions de transfert du BOOST en tenant compte de la résistance de
l’inductance…………………………………………………………………………………………35
D. Limite entre la conduction continue et discontinue ..................................................... 37
III.2.1.2. Convertisseur Boost en cascade (cascaded boost converter) ............................ 39
III.2.1.3. Convertisseur Boost a trois niveaux (Three-level boost converter) ................. 40
III.2.1.4. Mise en parallèle de convertisseurs boost élémentaires .................................... 41
III.2.1.5. Circuit de boost á deux étages (Two-Stage Boost Circuit) ............................... 43
III.2.1.6.Circuit de boost a trois étages (Three-Stage Boost Circuit) .............................. 45
III.2.1.7. Circuit Additionnel de boost Élémentaire (Double) ......................................... 46
III.2.2. Topologies isolées ........................................................................................................ 47
III.2.2.1.Convertisseur boost conventionnel de deux inducteurs .................................. 48

Table des matières
III.2.2.2. Convertisseur boost isolée (Isolated full-bridge boost converter) ................... 49
III.2.2.3. Active clamp full-bridge boost converter .......................................................... 50
III.2.2.4. Full-bridge ZCS boost converter ...................................................................... 52
III.3.Conclusion ................................................................................................................................. 53
Chapitre IV: Comparaison entres les topologies du Boost et application
IV.1. Introduction ........................................................................................................................ 55
IV.2. Objectif ................................................................................................................................ 55
IV.3. Dimensionnement de différentes topologies du convertisseur boost ................... 56
IV.3.1. Le Convertisseur boost conventionnel ........................................................................ 56
IV.3.1.1.Résultats de simulation du hacheur Boost .......................................................... 57
IV.3.2. Deux boost en parallèle ................................................................................................ 59
IV.3.2.1.les résultats de simulation du deux boost en parallèle ....................................... 59
IV.3.3. Circuit Additionnel de boost Élémentaire .................................................................... 62
IV.3.3.1.les résultats de simulation du Circuit Additionnel de boost Élémentaire .......... 63
IV.3.4. Convertisseur Boost en cascade (cascaded boost converter) ...................................... 64
IV.3.4.1.les résultats de simulation du Convertisseur Boost en cascade ......................... 66
IV.3.5. le convertisseur boost a trios niveaux ......................................................................... 67
IV.3.5.1.les résultats de simulation du boost á trois niveaux ........................................... 68
IV.3.6. Circuit du boost á deux étages (Two-Stage Boost Circuit) .......................................... 70
IV.3.6.1.les résultats de simulation du boost á deux étages ............................................. 71
IV.3.7. Circuit de boost a trois étages (Three-Stage Boost Circuit) ......................................... 72
IV.3.7.1. les résultats de simulation du boost à trois étages ............................................. 73
IV.4.Raccordement du boost á un onduleur ......................................................................... 75
IV.4.1.Schéma électrique de l'onduleur .................................................................................. 75
IV.4.2.Résultats de simulation de l'onduleur alimenté par l’ hacheur .................................... 76
IV.4.2.1. Pour une charge R ............................................................................................ 76
IV.4.2.2. Pour une charge RL ......................................................................................... 77
IV.4.3.l'onduleur triphasée ...................................................................................................... 79
IV.4.3.1. Modélisation de l’onduleur triphasée à MLI ................................................... 79
IV.4.3.2.La commande par modulation de largeur d’impulsion .................................... 80
IV.4.3.3.Résultats de simulation de l'onduleur alimenté par un hacheur boost...............81

Table des matières
IV.4.3.3.1.Pour une charge R ......................................................................................... 82
IV.4.3.3.2.Pour une charge RL ...................................................................................... 83
IV.5.Conclusion ............................................................................................................................ 84
Conclusion générale
Annexe
Bibliographie