these - Université Ferhat Abbas

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M INISTERE DE L 'E NSEIGNEMENT S UPERIEUR ET DE LA R ECHERCHE S CIENTIFIQUE
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U NIVERSITE F ERHAT A BBAS - S ETIF
THESE
Présentée à la
F ACULTE DE TECHNOLOGIE
D EPARTEMENT D ’ ELECTROTECHNIQUE
Pour l’Obtention du Diplôme de
Doctorat en Sciences
Option : Machines Electriques et leurs Commandes
Par
BELHAOUCHET NOURI
Thème
Fonctionnement à Fréquence de Commutation Constante des
Convertisseurs de Puissance en Utilisant des Techniques de
Commande Avancées
Application : Amélioration de la Qualité de l’Energie
Soutenue le : 06/07/2011 devant la commission d’examen composée de
Pr. Mohamed MOSTEFAI Président Université de Sétif
Pr. Lazhar RAHMANI Directeur de thèse Université de Sétif
Pr. Toufik REKIOUA Examinateur Université de Bejaia
Pr. Nacer eddine NAIT SAID Examinateur Université de Batna
Dr. Tahar BAHI Examinateur Université de Annaba

REMERCIEMENTS
REMERCIEMENTSREMERCIEMENTS
REMERCIEMENTS
Le travail présenté dans cette thèse s’inscrit dans le cadre des travaux de
recherche du Laboratoire d’Automatique Sétif ( LAS ) de l’Université Ferhat Abbas
Sétif, Algérie.
A l’issue de ce travail, je tiens à adresser ma reconnaissance et mes
remerciements à toutes les personnes qui ont contribué, chacune à sa manière, à
l’accomplissement de cette thèse.
Tout d’abord, Je tiens à remercier très chaleureusement mon directeur de
thèse, Monsieur Lazhar RAHMANI
Lazhar RAHMANILazhar RAHMANI
Lazhar RAHMANI , Professeur à l’Université de Sétif, pour son
encadrement, son suivi permanent et ses précieux conseils.
Je tiens également à remercier vivement les membres de jury pour avoir
accepté d’évaluer ce travail et cette thèse :
Monsieur Mohamed MOSTEFAÏ
Mohamed MOSTEFAÏMohamed MOSTEFAÏ
Mohamed MOSTEFAÏ , Professeur à l’Université de Sétif, d’avoir
accepté de juger mon travail et de présider le jury de soutenance de cette thèse.
Messieurs Toufik
ToufikToufik
Toufik REKIOUA
REKIOUAREKIOUA
REKIOUA , Professeur à l’Université de Bejaia, Nacer
NacerNacer
Nacer eddine
eddine eddine
eddine
NAIT SAID
NAIT SAIDNAIT SAID
NAIT SAID , Professeur à l’Université de Batna et Tahar BAHI
Tahar BAHITahar BAHI
Tahar BAHI , Maître de
conférences à l’Université de Annaba pour m’avoir fait l’honneur d’accepter d’être
les examinateurs de cette thèse.
Je suis très reconnaissant au directeur du Laboratoire d’Automatique et
d’Informatique Industrielle ( LAII ), l’Ecole Nationale Supérieure d’Ingénieurs de
Poitiers, Université de Poitiers, France, Professeur Gérard CHAMPENOIS
Gérard CHAMPENOISGérard CHAMPENOIS
Gérard CHAMPENOIS , pour
l’accueil chaleureux et pour m’avoir donné l’opportunité de réaliser la partie
expérimentale du filtre actif de puissance au sein de son laboratoire.
Un grand remerciement à Monsieur Jean
JeanJean
Jean-
--
-Paul GAUBERT
Paul GAUBERTPaul GAUBERT
Paul GAUBERT , Maître de
Conférences à l’Université de Poitiers, pour son aide, s es conseils et ses
orientations pendant la durée des essais pratiques effectués sur le filtre actif de
puissance au sein du Laboratoire d’Automatique et d’Informatique Industrielle
( LAII ).

RÉSUMÉ
La technique de commande en courant par hystérésis est largement utilisée dans le
domaine de l’électronique de puissance, dont ses principaux avantages sont la très grande
simplicité, la robustesse et la rapidité. Cependant, elle souffre du problème majeur qui réside
dans l’absence de contrôle de la fréquence de commutation qui présente de forte variation
surtout dans le cas des systèmes triphasés à neutre isolé où les interactions entre les phases
apparaissent lors du fonctionnement.
Les travaux de recherche présentés dans cette thèse visent à développer des techniques
de commande avancées qui permettent d’améliorer les caractéristiques de la technique de
commande par hystérésis en terme de fonctionnement à fréquence de commutation constante,
ce qui conduit à des améliorations apportées sur la qualité des formes d’ondes des courants
contrôlés d’une variété de convertisseurs de puissance. Notre étude porte d’une part sur les
moyens de dépollution modernes des réseaux électriques, dont les solutions préventives
adoptées sont le filtre actif parallèle et les convertisseurs AC/DC non polluants ; notamment
le redresseur MLI triphasé de tension et le redresseur triphasé à trois niveaux de tension, et
d’autre part sur le hacheur AC monophasé alimentant un moteur universel.
Les meilleures performances offertes par les différentes techniques de commande
avancées développées dans le cadre de ce travail sont vérifiées par voie de simulation à l’aide
du logiciel Matlab/Simulink. En plus, l’efficacité d’une technique de commande avancée à
bande adaptative appliquée au filtre actif parallèle est validée par implémentation pratique sur
la carte dSPACE 1104.
Mots-clés : Commande par hystérésis, Fréquence de commutation, Techniques de commande
avancées, Filtre actif parallèle triphasé, Redresseur MLI triphasé de tension, Redresseur à
trois niveaux triphasé de tension, Hacheur AC.

Sommaire

Sommaire
I
Sommaire
INTRODUCTION GENERALE 1
CHAPITRE 1
Pollution Harmonique des Réseaux Electriques :
Causes et Remèdes
1.1. INTRODUCTION 5
1.2. PROBLEMATIQUE DES HARMONIQUES 6
1.2.1. Notion des Charges 7
1.2.2. Exemples de Charges Non-linéaires 7
1.2.3. Décomposition d'un Courant Distordu Périodique en Série de Fourier 9
1.2.4. Effets des Harmoniques sur le Réseau Electrique 10
1.2.5. Caractérisation des Harmoniques 11
1.2.5.1. Taux Harmonique de Rang n 11
1.2.5.2. Taux Global de Distorsion Harmonique (Total Harmonic Distortion) 12
1.2.5.3. Facteur de puissance (Power Factor) 12
1.2.5.4. Facteur de Crête (Crest Factor) 14
1.2.6. Pollution Harmonique due aux Redresseurs à Commutation Naturelle 14
1.3. NORMES STANDARDS POUR LIMITER LES HARMONIQUES 16
1.4. SOLUTIONS AUX PERTURBATIONS HARMONIQUES 17
1.4.1. Solutions Traditionnelles de Dépollution 17
1.4.2. Solutions Modernes de Dépollution 18
1.4.2.1. Filtres Actifs 18
1.4.2.1.1. Le Filtre Actif Parallèle (FAP) 19
1.4.2.1.2. Le Filtre Actif Série (FAS) 19
1.4.2.1.3. La Combinaison Parallèle-Série Actifs (UPQC) 20
1.4.2.1.4. Filtre Actif Hybride 20
1.4.2.2. Les Convertisseurs à Prélèvement Sinusoïdal 21
1.4.2.2.1. Structure de Redresseur Utilisant un Hacheur BOOST 21
1.4.2.2.2. Structures de Redresseurs à Injection de Courant 22
1.4.2.2.3. Redresseurs MLI 23