ORAN 2013 - Université des Sciences et de la Technologie d`Oran

a
République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université des Sciences et de la Technologie d’Oran « Mohamed Boudiaf »
Faculté de Génie Electrique
Département d’Electrotechnique
MEMOIRE PRESENTE POUR L’OBTENTION DU DIPLOME DE MAGISTER
SPECIALITE : ELECTROTECHNIQUE
OPTION : CONDITIONNEMENT DES RESEAUX ELECTRIQUES
Présentée par : Mme Amina MERHOUM
INGENIEUR EN ELECTROTECHNIQUE
Intitulé du mémoire:
SOUTENUE LE : 12 /03/2013, devant le jury composé de Messieurs :
Mr BOUTHIBA Tahar
PROFESSEUR, USTO-MB
Président
Mr ALLALI Ahmed
MCA, USTO-MB
Examinateur
Mr BENDJEBBAR Mokhtar
MCA, USTO-MB
Examinateur
Mr BOUZEBOUDJA Hamid
MCA, USTO-MB
Rapporteur
ORAN 2013
Optimisation Des Techniques
De MLI Pour Les Equipements
FACTS A Base D’onduleur

a
Remerciements :
Je remercie ‘‘ALLAH’’ tout puissant de m’avoir
donné la volonté et le courage de mener à bien ce travail.
Que Toutes les formes de Prière et de Salat soient
adressées à notre Ame et Conscience Sidna Mohammed,
notre lumière dans cette vie.
Je tiens à remercier mon encadreur, Mr Bouzeboudja
et Mr Tahri pour leurs critiques qui m’ont beaucoup aidé
apprécier ce travail et mieux éclairé mes perspectives.
Je suis reconnaissante à eux tout particulièrement pour la
confiance qu’ils m’ont témoignée.
Nos plus sincères remerciements vont également à Mr
BOUTHIBA, qui m’a fait l’honneur de présider le jury.
J’adresse aussi mes remerciements à Mr BENDJEBBAR
et Mr ALLALI, pour l’intérêt qu’ils portent à ma thèse
et pour avoir accepté de la jugée et d’en être
examinateurs.
Et enfin à tous nos collègues de la promotion
2009/2010 et à tous ceux qui ont contribué, de près ou de
loin, à la réalisation de cette thèse.

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e modeste travail est dédié :
A ma chère mère que j’adule énormément et qui me
souhaite plein de courage et beaucoup de succès.
A ma chère grande mère que je souhaite une longue
vie pleine de santé
A mon cher papa
A mon cher mari qui m’a permis d’être là où je
suis aujourd’hui grâce à ses motivations et son
soutien, sans lui je n’aurais certainement pas arrivé à ce
résultat.
A mes beaux-parents que j’aime énormément.
A mes filles Douaa, Nour,
A mes frères Mohamed et Yacine
A mes beaux-frères Mohamed et Kheireddine
Ames adorables belles sœurs Mami, Fatma, Houaria,
Nabila, Rabia et leurs enfants et A toute ma famille.

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Table des matières
Introduction générale .................................................................................................................02
Chapitre I : Généralité sur les onduleurs en MLI
I.1. Introduction.............................................................................................................................05
I.2. Famille de convertisseurs statiques.........................................................................................06
I.3. Généralité sur les onduleurs MLI............................................................................................06
I.4. Principe de fonctionnement de l’onduleur..............................................................................08
I.5. Onduleur monophasé...............................................................................................................09
I.5.1. Montage en demi-pont ….........................................................................................09
I.5.2. Montage en pont.......................................................................................................10
I.6.onduleur triphasé en pont.........................................................................................................10
I.6.1.Principe de fonctionnement (une phase)...................................................................10
I.7. Classification des onduleurs....................................................................................................11
I.8. Modélisation de l’onduleur triphasé......................................................................................11
I.9. Paramètres de performance de l’onduleur...............................................................................13
I.10. Origine des harmoniques.......................................................................................................14
I.10.1. Déformation d’un signal sinusoïdal….……………………………………….…..14
I.10.2. Mode de représentation : le spectre en fréquence...................................................15
I.10.3. L’harmonique mesuré en pratique..........................................................................15
I.11. Conclusion…………………………………………………...………………………….….15
Chapitre II : Différents types de commande de MLI
II.1. introduction............................................................................................................................17
II.2.MLI simple..............................................................................................................................17
II.3. MLI multiple..........................................................................................................................18
II.4.MLI sinusoïdale.......................................................................................................................19
II.5. MLI sinusoïdale modifiée.......................................................................................................22
II.6. Commande par déplacement de phase...................................................................................23
II.7.Contrôle de tension d'un onduleur triphasé.............................................................................24
II.8. Conclusion..............................................................................................................................25
Chapitre III : Technique d e mod u lation avan cée
III.1.
Introduction....................................................................................................................................27
III.2.Modulation trapézoïdale........................................................................................................27
III.3.Modulation en escalier...........................................................................................................28
III.4.Modulation par échelle.........................................................................................................29
III.5. Modulation delta...................................................................................................................29
III.6.Modulation par injection d'harmoniques...............................................................................30
III.7.Modulation pré calculée.........................................................................................................32
III.7.1. MLI monophasée...................................................................................................32
III.7.1.1.Décomposition en série de Fourier d’un signal MLI…………………………...32
III.7.1.2. La MLI programmée unipolaire ………………………………………….……34
III.7.2. MLI triphasé ..........................................................................................................34
III.8.Conclusion.............................................................................................................................34

d
Chapitre IV : Les Méthodes d’optimisation
IV.1– Place de l’optimisation dans la démarche de conception en électrotechnique .................36
IV.1.1. Introduction ......................................................................................................................36
IV.1.2. Méthodologie de conception ............................................................................................36
IV.1.3. Formalisme mathématique................................................................................................38
IV.I.3.1. Optimisation continue sans contraintes ............................................................ .39
IV.I.3.2. Optimisation continue avec contraintes..............................................................39
IV.I.3.3. Optimisation à objectifs multiples.......................................................................40
IV.1.4.Traitements des contraintes ...............................................................................................40
IV.1.4.1. Méthodes des pénalités ......................................................................................40
IV.1.4.2. Lagrangien .........................................................................................................43
IV.2 – Méthodes d’optimisation...................................................................................................44
IV.2. 1. Introduction .................................................................................................................... 44
IV.2.2. Caractéristiques.................................................................................................................44
IV.2.2.1. Sensibilité et robustesse d’une méthode d’optimisation....................................44
IV.2.2.2. Opérateurs de recherches fondamentaux ..........................................................45
IV.2.2.3. Mode de recherche de l’optimum......................................................................45
IV.2.3. Classification des méthodes d’optimisation ....................................................................45
IV.2.3.1. Méthodes déterministes ....................................................................................46
IV.2.3.2. Méthodes stochastiques ....................................................................................48
IV.2.4. Algorithmes Génétiques...................................................................................................49
IV.2.4.1. Introduction ...................................................................................................... 49
IV.2.4.2. Principe.............................................................................................................. 49
IV.2.4.3. Codage ..............................................................................................................50
IV.2.4.4. Population initiale..............................................................................................53
IV.2.4.5. Fonction d’adaptation .......................................................................................53
IV.2.4.6. Méthodes de sélection .......................................................................................54
IV.2.4.7. Modèles de reproduction ...................................................................................56
IV.2.4.8. Traitement des contraintes..................................................................................60
IV.2.5. Sélection des individus .....................................................................................................61
IV.2.6. Recuit simulé.....................................................................................................................62
IV.2.6.1. Introduction ........................................................................................................62
IV.2.6.2. Notions................................................................................................................63
IV.2.6.3. Algorithme..........................................................................................................64
IV.2.6.4. Paramètres ..........................................................................................................64
IV.2.7. Recherche taboue...............................................................................................................66
IV.2.7.1. Introduction ........................................................................................................66
IV.2.7.2. Recherche taboue à variables continues ............................................................66
IV.2.7.3. La recherche taboue de Hu ................................................................................67
IV.2.8. Conclusion ........................................................................................................................68
Chapitre V : Application des AG à la minimisation de la fonction MLI bipolaire et unipolaire
V.1.Introduction ............................................................................................................................70
V.2. Optimisation de la technique MLI pré calculée bipolaire de l’onduleur monophasé par la
méthode des AG.............................................................................................................................70
V.2.1.a. Résultats d’élimination de la troisième harmonique par l’AG.............................72
V.2.1.b. Résultats d’élimination de la cinquième harmonique par l’AG…...……………74
V.2.1.c. Résultats d’élimination de la septième harmonique par l’AG.............................76
V.2.1.d. Résultats d’élimination de la neuvième harmonique par l’AG............................78