Alimentation d`onduleurs multiniveaux

UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA
Faculté des Sciences Appliquées
Département de Génie Electrique
Mémoire
MASTER ACADEMIQUE
Domaine : Sciences et technologies
Filière : Génie électrique
Spécialité : Electrotechnique Industrielle
Présenté par :
SAIFI imane
Thème:
Soutenu publiquement
Le : 01/06/2016
Devant le jury :
Année universitaire 2015/2016
Mr Meghni Billal
MA (B)
Président
UKM Ouargla
Mr Bouakaz Ouahid
MA (A)
Encadreur/rapporteur
UKM Ouargla
Mr Lakhdar benyoussef
MA (B)
Examinateur
UKM Ouargla
Alimentation d'onduleurs multiniveaux :
analyse des possibilités de réalisation et
méthodes de répartition de la puissance

Nous tenons à exprimer notre gratitude et remerciement à ALLAH qui
nous a donné la force et le pouvoir pour effectuer ce modeste travail.
Nous tenons tout d'abord à remercier notre encadreur Monsieur,
BOUAKAZ Ouahid, Maître Assistante à l'université Kasdi Merbah Ouargla,
pour nous avoir proposé ce sujet, pour sa contribution estimable et son aide
indispensable qui nous ont été donné pour atteindre la réalisation de ce travail
ainsi que toutes ces remarques constructives qui nous ont permis d'approfondir
les connaissances scientifiques.
Nous remercions amplement tous les membres de jury qui ont accepté de
juger ce travail et d'y apporter leur caution :
Monsieur, MAGHNI Bilal, maître assistant à l'université kasdi merbah
OUARGLA, qui nous fait le grand honneur d'accepter la présidence du jury.
Monsieur, BENYOUSSEF Lakhdar, maître assistant à l'université
kasdi merbah OUARGLA, pour l'honneur qu'il nous fait en acceptant de
participer à ce jury.
Nos remerciements vont en particuliers à tous les enseignants et à tout ce
qui a contribué de loin ou de près à la réalisation de ce travail Monsieur TAIBI
Djamel, maître assistant à l'université kasdi merbah OUARGLA, Monsieur
SAHRAOUI lazhar, maître assistant à l'université kasdi merbah OUARGLA,
Monsieur LAAMAYED Tahar, maître assistant à l'université kasdi merbah
OUARGLA.

Dédicace
Avant tous, je remercie Allah le tout puissant de m'avoir
donner le courage et la patience pour réaliser ce modeste travail
malgré tout les obstacles mais aussi toutes les difficultés
rencontrées.
Je dédie également ce travail :
A mes très chers parents, que Allah les garde et
les protège pour de me présenter leurs soutien moral , leurs
encouragements et leurs bénédictions sacrifices qu'ils ont
endurés.
A tout membre de ma grande famille ;
Mes frères ;
Mes sœurs ;
Mes très chers neveux ;
Mes très chères nièces ;
Mon fiancé ;
Sans oublier mes chères amies
A tous les amis (es) d'études surtout ceux d'électrotechnique
promotion 2015 ;
IMANE

__________________________________________________________________________
iii
Sommaire
Remerciement
i
Dédicace
ii
Sommaire
iii
Nomenclatures
vi
Liste des figures
viii
Liste des tableaux
xiii
Introduction générale……………………………………………………………..
01
Chapitre un : Etat de l'art des onduleurs multiniveaux
1.1.
Introduction …………………………………………………………...................
03
1.2.
Les onduleurs multiniveaux …………………………………………………...
03
1.2.1.
Les onduleurs multiniveaux avec diodes de bouclage …………………………..
03
1.2.1.1.
Topologies NPC classiques ………………………………………………...........
03
1.2.1.2.
Topologies basées sur NPC ………………………………………………...........
05
1.2.2.
Les onduleurs multiniveaux à condensateur flotteur (ou FC) ……………..........
06
1.2.3.
Les onduleurs multiniveaux en pont en H (H-Bridge) …………………..........
07
1.2.3.1.
H-Bridge Classiques ………………………………………………………..........
7
1.2.3.2.
Topologies basées sur le pont en H …………………….......................................
08
1.3.
Etat de l'art des stratégies de commande des onduleurs Multiniveaux …………..
09
1.3.1.
Commande par paliers …………………………………………………………...
09
1.3.2.
Modulation Sinusoïdale (MS) …………………………………………………...
10
1.3.2.1.
MS classique mono-porteuse …………………………………………………....
10
1.3.2.2.
Modulation sinusoïdale multi-porteuse ………………………………………….
10
1.3.2.3.
Modulation sinusoïdale multi-porteuse classique ………………………………..
11
1.3.2.4.
Modulation sinusoïdale modifiée de premier type (MSM1) …………………….
11
1.3.2.5.
Modulation sinusoïdale modifiée de deuxième type (MSM2) …………………..
12
1.4.
Avantages des Onduleurs Multiniveaux ………………………………………..
15
1.4.1.
Les Avantages technologiques …………………………………………………..
15
1.4.2.
Les Avantages fonctionnelles pour le convertisseur …………………………….
15
1.4.3.
Les Avantages fonctionnelles pour les machines tournantes ……………………
15
1.5.
Domaines d'application des onduleurs mutiniveaux……………………………..
16
1.6.
Conclusion………………………………………………………………………..
16

__________________________________________________________________________
iv
Chapitre deux : Onduleur multiniveaux en pont en H
symétrique
2.1.
Introduction …………………………………………………...............................
17
2.2.
Onduleurs multiniveaux symétriques ……………………………………………
17
2.2.1.
Principes de base ………………………………………………….......................
17
2.2.2.
Alimentation des cellules …………………………………………………...........
18
2.2.3.
Variante des onduleurs multiniveaux symétriques ………………………………
19
2.3.
Uniformité du pas des onduleurs multiniveaux à cellules en série ………………
19
2.3.1.
Niveaux et pas des onduleurs multiniveaux ……………………………………..
19
2.3.2.
Condition d'uniformité du pas …………………………………………………...
19
2.3.2.1.
Condition d'uniformité pour 2 cellules …………………………………………..
20
2.3.2.2.
Amplitude de la sortie et nombre de niveaux ……………………………………
20
2.3.2.3
Condition générale d'uniformité ………………………………………………....
20
2.3.3.
Condition d'uniformité du pas des onduleurs 3 niveaux ………………………...
20
2.4.
Onduleur monophasé en pont complet (en H)……………………………………
21
2.5.
Dimensionnement d'un onduleur de type Cascade en pont en H………………..
21
2.5.1.
Onduleur à trois niveaux de type Cascade en pont en H.………………………...
21
a.
Structure…………………………………………………………………………..
21
b.
Principe de fonctionnement…………………………………………....................
22
2.5.1.1.
Onduleur monophasé à trois niveaux ……………………………………………
23
a.
La stratégie de commande en pleine onde………………………………………..
23
b.
Modulation de largeur d'impulsion (MLI)………………………………………..
25
2.5.1.2.
Conduite de la MAS alimentée par un onduleur de type en pont en H à trios
niveaux……………………………………………………………………………
27
a.
La stratégie de commande en pleine onde………………………………………..
27
b.
Modulation de largeur d'impulsion (MLI)………………………………………..
31
2.5.2.
Onduleur à cinq niveaux de type Cascade en pont en H.………………………...
35
a.
Structure…………………………………………………………………………
35
b.
Principe de fonctionnement…………………………………………....................
35
2.5.2.1.
Onduleur monophasé à cinq niveaux …………………………………………….
37
a.
La stratégie de commande en pleine onde………………………………………..
37
b.
Modulation de largeur d'impulsion (MLI)………………………………………..
39