REALISATION D`UN ONDULEUR DE TENSION MONOPHASE

‫الجمـهوريــة الجزائريــة الديمقراطيــة الشعبيــة‬
REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
‫وزارة التعليــم العالــي و البحــث العلم ـي‬
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA
RECHERCHE SCIENTIFIQUE
1 ‫جامعـــــــة قسنطينـــــــــة‬
UNIVERSITE CONSTANTINE I
‫كلـيــة العلوم التكنولوجية‬
‫الكتروتقني‬: ‫قسم‬
FACULTE DES SCIENCES DE LA
TECHNOLOGIE
DÉPARTEMENT: ELECTROTECHNIQUE
……………………………………………………………………….……………………………………………………………
…
N° d’ordre : ….
Série : ….
Mémoire
Présenté en vue de l’obtention du
Diplôme de Master en Electrotechnique
Option
Electrotechnique
Thème
REALISATION D'UN ONDULEUR DE
TENSION MONOPHASE CONTROLE PAR UNE
CARTE ARDUINO
Présenté par:
MECHERI SALAH-EDDINE
Encadreur:
DR. LOUZ LAMRI
Promotion 2013/2014
Remerciements
Avant tout, nous remercions Dieu Le tout puissant de nous avoir donné le courage, et la santé
durant toutes ces années et que grâce à lui ce travail a pu être réalisé.
Premièrement Tiens à remercier le groupe trois pour tout les efforts qu'ils ont faits pour nous
et l'aide qu'ils nous ont donné et je fais ainsi que sincères remerciements à Monsieur le
professeur Khazar Abdelmalek, le président de laboratoire d’électrotechnique Constantine
LEC, pour soutenir grand et nous soutenir permanente ainsi que le suivi du processus de cette
réalisation et la prédication et l'assistance fournie par également par un travail pratique et de
fournir des conditions favorables.
Nos remerciements s’adressent aussi au Monsieur Dr. LOUZ Lamri, de la rédaction de cette
mémoire ainsi que le suivi du processus de ce travail et la prédication nous.
Je remercie également les enseignants sur la confiance que me l'a donné et tous ceux qui
m'ont aidé à écrit la mémoire.
Je remercie également les membres du jury qui augmente l'honneur de résider mon travail
Dédicace
Dédier ce travail à la population les plus chers à mon cœur ma mère
Dédier ce de travailler de mon père m'a toujours aidé
Consacrer à mes frères: ISMAIL, AHMED et BOUBAKER
Et sœurs: ZAHRA et SAMIRA
Et à tous les amis: Amar, KHIREDDINE, CHAWKI, MOURAD, CHARAFEDDINE,
ACHERF, ZINEDDINE,
MOUSSAB, DOLY, YASSER, MOURAD
SOMMAIRE
INTRODUCTION GENERAL
CHAPITRE I:L'ONDULEUR MONOPHASE ET SES STRATEGIES DE COMMANDE
I.1
Introduction: ……………………………………………………………….................4
I.2
Définition de l'onduleur monophasé: ………………………………………..............4
I.3
Principe de fonctionnement d'un onduleur monophasé…………………………...….5
I.4
Les applications des onduleurs: ………………………………...................................8
I.4.1
Contrôle de la vitesse de rotation des machines à courant alternatif :..........................8
I.4.2
Assurer la continuité des alimentations des secours: …………………..….…………8
I.4.3
Les applications relatives aux transports:….…………………………….…..….........9
I.5
Classification d'onduleurs:…….……………………………….……….……….....…9
I.5.1
Selon la réversibilité:….…………………………………………………………..….9
I.5.2
Selon la nature de l'alimentation:……………………………………………….…...10
I.5.3
Selon la nature de la charge:………………………………………………………...12
I.6
Commande de l'onduleur monophasée:...............................................................…...13
I.6.1
Commande à rapport cyclique fixe:…………………………………………...……14
I.6.2
Commande décalée:………………………………………………………….……..15
I.6.3
Commande à rapport cyclique variable:……………………………………...…….15
I.7
Conclusion:…………………………………………………………………….…...16
CHAPITRE II: GENERALITE SUR L'ARDUINO
II.1
Introduction:………………… ………………………………………………….….18
II.2
Généralité sur la carte ARDUINO Uno:…… ………………………………..…….18
II.3
Schéma de principe de la carte ARDUINO:…… ………………………………….19
II.4
Caractéristiques de la carte Arduino Uno :………… ………………………..….....19
II.5
Alimentation de la carte ARDUINO:…………….………………………………...19
II.6
Entée sortie de la carte ARDUINO:…………… ………………….…..…………...20
II.6.1 Les entrées analogiques:…………………………………….……………..…..…....20
II.6.2 Les entrées/sorties numériques:……………………………….……………………20
II.6.3 Les entrées analogiques:…………………………………………..……………......21
II.7
Environnement de l'ARDUINO C:……………… …………………..…………….21
II.7.1 Structure d'un projet ARDUINO C:…………………………………..………...….22
II.7.2 Commandes de structure du programme:………………………………..…………23
II.8
Conclusion:…………………………………… …………………………..…….....24
CHAPITRE III: LA REALISATION PRATIQUE DE L'ONDULEUR
III.1
Introduction:………………………… …………………………………….…..…..26
III.2
Simulation d'un onduleur monophasée par logiciel MATLAB……………..…..….26
III.2.1 La commande plien onde:…………………………………………………….…….26
III.2.2 La commande MLI intersective:…………………………………………………....28
III.3
Circuit de puissance de l'onduleur monophasée:……….…………………………..30
III.3.1 Choix d'interrupteur:………………………………………………………………..30
III.3.2 La diode rapide:…………………………………………………………………….32
III.3.3 Radiateur:…………………………………………………………………………..33
III.3.4 Simulation de la carte puissance:…………………………………………………..33
III.3.5 Realisation de la carte de puissance:……………………………………………….35
III.3.6 Protection de la carte de puissance:………………………………………………...36
III.4
Circuit de commande de l'onduleur monophasée:………….………………............36
III.4.1 Les composants de la carte de commande:………………………………………....36
III.4.2 Simulation de la carte commande:………………………………………………….38
III.4.3 Realisation de la carte commande:………………………………………………....38
III.5
Gestion du temps mort………………………….......................................................39
III.6
L'onduleur à la fin de réalisation……………………………………………………40
III.7
Conclusion:…………………………………………………………………….…...41
CHAPITRE IV: RESULTATS EXPERIMENTAUX
IV.1
Introduction:……………………………………………………………….........….43
IV.2
Description du banc d’essais:………………………………………………….…...43
IV.3
L'algorithme de commande:…………… …………………………………….........44
IV.4
Implémentation de la commande plein onde……………………………………….44
IV.4.1 Charge R:……………………………………………………………………….…..44
IV.5
Charge RL:……………………… …………………………………………………45
IV.6
Implémentation de la commande MLI:……… …………………………………….46
IV.6.1 Charge R:……………………………………………………………………………46
IV.6.2 Charge RL:…………………………………………………………………………..47
IV.7
Conclusion:…………………………… ……………………………………………47
CONCLUSION GENERALE
ANNEXE
Liste des figures
Chapitre I
Figure I.1: Onduleur monophasé………………………………………………………. 03
Figure I.2: Les cas possible de commutation d’onduleur……………………………… 05
Figure I.3 : Chronogramme de commande…………………………………………….. 06
Figure I.4: Réglage de la vitesse d'un moteur à courant alternatif……………………..
08
Figure I.5 : Alimentation de secours…………………………………………………...
08
Figure I.6: Moteur asynchrone d'adhérence au rail…………………………………….
08
Figure I.7 : Commande d'onduleur de tension, et la forme de tension uc(t)…………...
10
Figure I.8 : Onduleur de courant, la commande et les formes d’ondes de ic(t)………..
11
Figure I.9 : Structure principal d’un onduleur monophasé en demi-pont……………...
12
Figure I.10 : Structure d'un onduleur triphasée………………………………………
13
Figure I.11 : Le principe de commande du bras d’onduleur…………………………...
13
Figure I.12: Signal de commande……………………………………………………… 14
Figure I.13: La commande décalée…………………………………………………….
15
Figure I.14 : Principe de la commande MLI intersective………………………………
16
Chapitre II
Figure Erreur ! Il n'y a pas de texte répondant à ce style dans ce document..1: Photo de
la carte Arduino Uno……………………………………………
18
Figure II.2: Structure de la carte ARDUINO-UNO……………………………………
19
Figure II.3: Le connecteur de la carte………………………………………………….. 20
Figure II.4: Choix d'alimentation…………………………………………………...….
20
Figure II.5: l’interface de l'Arduino C…………………………………………………. 21
Figure II.6: Structure d'un projet Arduino C………………………………………..…
22
Chapitre III
Figure III.1: Schéma fonctionnel d'onduleur monophasé……………………………… 26
Figure III.2 : Montage onduleur monophasée………………………………………….
26
Figure III.3: L'allure de tension et de courant…………………………………………
27
Figure Erreur ! Il n'y a pas de texte répondant à ce style dans ce document..4:
Spectre de la commande plein onde
28
Figure III.5: Schéma synoptique de la commande MLI intersective
28
Figure III.6: Chronogramme de la commande MLI intersective
29
Figure III.7: Allure du courant à la charge
29
Figure III.8: Le spectre de courant commande MLI
30
Figure III.9: Caractéristique statique de l’interrupteur
30
Figure III.10: L'interrupteur bidirectionnel en courant
31
Figure III.11: Le semi-conducteur IRFP460
31
Figure III.12: La diode A3006P
32
Figure III.13: Radiateur
33
Figure III.15: Schéma de circuit imprimé de la partie puissance avec ARES
34
Figure III.16: Largeur de piste en fonction de l'intensité
34
Figure III.17: Photo de la carte de puissance
35
Figure III.18: Condensateur de filtrage
36
Figure III.19: Synoptique simplifié de fonctionnement
37
Figure III.20: Le schéma de HCPL2630
38
Figure III.21: Schéma de circuit imprimé de la partie puissance avec ARES
38
Figure III.22: Schéma de circuit imprimé de la carte commande avec ARES
38
Figure III.23: Photo de la carte électronique de commande
39
Figure III.24: circuit d temps mort
39
Figure III.25: Le temps morts entre deux MOSFETs d'un même bras
40
Figure III.26: La fiche ‘DB9’ et le câble RS 232
40
Figure III.27: Photo de l’onduleur réalisé
41
Chapitre IV
Figure IV.1: La photo du banc d’essais expérimentaux
43
Figure IV.2: Les impulsions obtenues après le circuit de commande
44
Figure IV.3: L'allure de courante de sortie charge R
45
Figure IV.4: L'allure de courante de sortie charge RL
45
Figure IV.5: Les impulsions MLI intersective
46
Figure IV.6: Courant obtenues à la sortie d’onduleur (commande en MLI)
47
Nomenclature
Symbole
CA
DC
uc
ic
𝐸
𝜔
φ
IGBT
MOSFET
Sp
Scst
Svar
ucmoy
α
R
L
PWM
f
Signification
Courant alternative
Courant continue
La tension aux bornes de la charge
Le courant aux bornes de la charge
La tension de la source continue
La pulsation du courant par rapport à la tension
Le déphasage du courant par rapport à la tension
Insolated gate bipolar transistor
Transistor a effet de champs
Signal de la porteuse
Signal constant
Signal variable
Valeur moyenne de tension aux bornes de la charge
Rapport cyclique
Resistance
L'inductance
Modulation de largeur de l'impulsion MLI
La fréquence
𝑓p
La fréquence de porteuse
INTRODUCTION GENERAL
CHAPITRE I :
L'ONDULEUR MONOPHASEE ET STRATEGE DE COMMANDE
Introduction général:
Le développement dans le domaine de l'industrie a entraîné une utilisation accrue des moteurs
électriques différents types de savoir qu'ils diffèrent entre eux par plusieurs facteurs, notamment
la nature de la contrepartie, selon une source d'alimentation alternative ou continue ou selon le
fonctionnement considérant soit utiliser come moteurs ou soit come générateur, ce qui importe
dans cette mémoire est l'étude de moteur et comment fournir le CA et la façon de les contrôler et
solutionner ce problème, nous utilisons variateur de vitesse de la machine asynchrone qui se
compose essentiellement d'onduleur qui, nous allons parler dans cette thèses. Il peut être défini
comme un circuit composé principalement d'éléments de l'électronique de puissance (diode,
GTO, IGPT, MOSFET…etc.) donc, ce circuit permet d'obtenir un courant alternatif à partir
d'une alimentation continue (qui a fourni une alliance de piles ou redresseur ou plaque
photovoltaïque) est a partir de la commande des semi-conducteur (les interrupteurs).
À travers le processus d'ouverture et de fermeture des interrupteurs sont dans des temps très
courts et soigneusement pensé pour que une milliseconde ou microsecondes estimés, cette
vitesse de commutation ne peut pas contrôler où seule l'utilisation des techniques modernes telles
que des circuits intégrés come les pic et les Arduino et FPGA. Selon le temps envoyé une
impulsion de bras de l'interrupteur ou de la modulation de largeur d'impulsion nous montre de
nombreux types de contrôles MLI (MLI pré-calculé et MLI sin-triangle). Et l'ajout d'autres types
de contrôles, tels que la commande plain onde. Dans ce travail, nous avons utilisé des circuits
modernes pour obtenir un contrôle onduleur monophasé, alors qu'il nous semble que la plupart
des contrôleurs peuvent être utilisés, selon l'utilisation et les conditions financières et nous parler
de quelques-uns des types les plus courants tels que.
Avons-nous utilisé dans cette étude Arduino pour trois raisons principales d'une programmation
facile pas cher et la plupart des programmes disponibles sur l'internet en tant que libre nous
avons mentionné dans cette note de plusieurs axes, donc nous avons parlé dans le premier axe de
généralités sur Arduino quels sont les éléments les plus importants dans la composition et sont
les domaines dans lesquels nous trouver et l'utiliser plus tard vient le deuxième titre de l'axe et
nous avons parlé d'une carte Arduino quels sont les éléments les plus importants de l'installation
et les caractéristiques les plus importantes et quatrième axe a parlé de la théorie, ce qui explique
le comment et le mode de travail et des contrôles sont onduleur dans le quatrième axe, nous
avons abordé la chose la plus importante que nous avons acquise dans le travail pratique dans le
1
CHAPITRE I :
L'ONDULEUR MONOPHASEE ET STRATEGE DE COMMANDE
dernier sortit cette étude montre la conclusion la plus importante à ce qui a été atteint dans la
présente mémoire.
2
CHAPITRE I :
L'ONDULEUR MONOPHASEE ET STRATEGE DE COMMANDE
I. CHAPITRE I
L'ONDULEUR MONOPHASE ET SES
STRATEGIES DE COMMANDE
3
CHAPITRE I :
I.1
L'ONDULEUR MONOPHASEE ET STRATEGE DE COMMANDE
Introduction:
Dans le domaine de l'électronique de puissance il y a un dispositif important. Il est le
constituant principal de la plupart des variateurs de vitesse des machines à courant alternatif, il
s'appel l'onduleur, dans ce chapitre nous donnons la définition et le principe de fonctionnement
de l'onduleur monophasé. Par ailleurs, le développement des techniques plaines ondes et
modulation de largeur d’impulsion MLI comme stratégie de commande des onduleurs.
I.2
Définition de l'onduleur monophasé:
L'onduleur est un convertisseur statique permettant de fabriquer un échange d'énergie entre une
source de tension continue fournie par une batterie ou un redresseur, et une source de tension
alternative pour alimenter des charges en courant alternatif Figure I.1 (a). Cette fonction est
schématisée sur la Figure I.1 (b) [1]. La forte évolution de cette fonction s'est appuyée, d'une
part sur le développement des composant à semi-conducteur entièrement commandables,
puissants et robuste et rapides, et d'autre part, sur l'utilisation quasi-généralisée des technique
dites de modulation de largeur d'impulsion [2, 3], ainsi que le progrès réalisé dans le domaine de
la micro-informatique.
Q1
CHARGE
T1
D1
Q3
ic
T3
D3
T4
D4
E
=
Q2
~
T2
D2
(a)
𝑢𝑐
:c
Q4
(b)
Figure I.1: Onduleur monophasé: (a) Symbole,
(b) structure de montage d'un onduleur en pont complet
On notera que:
T1, T2, T3, T4 : Transistors de puissance.
D1, D2, D3, D4 : Diodes de puissance.
Q1, Q2, Q3, Q4: Transistors avec une diode antiparallèle.
E : Tension continue.
𝑢𝑐 , 𝑖𝑐 : La tension et le courant de la charge.
4
CHAPITRE I :
L'ONDULEUR MONOPHASEE ET STRATEGE DE COMMANDE
La Figure I.1 rappelle le schéma symbolique de l’onduleur et le montage d'un onduleur
en pont complet. Le montage consiste deux bras chaque bras est composé de deux étages
d’interrupteurs. Chaque étage comporte deux composant semi-conducteur (transistors IGBT ou
MOSFET) avec une diode en antiparallèle. Les diodes antiparallèles sur les transistors assurent
la réversibilité des courants dans la charge. À partir de la source principale de tension continue,
l’onduleur permet d’avoir une tension plus proche de la sinusoïde a la sortie.
I.3
Principe de fonctionnement d'un onduleur monophasé:
L’onduleur en pont est représenté en Figure 0 I.1, il comporte quatre interrupteurs de puissance
désignés par Q1, Q2, Q3 et Q4. L'analyse de cette structure montre à l'évidence qu'il est possible
d'imposer aux bornes de la source de courant 𝑖𝑐 une tension aussi bien positive que négatives. Le
tableau des données I. 1 permet d'en infliger ou ils ne sont considérés que les états respectifs des
interrupteurs qui ne violent aucune des règles fondamentales définissant les états bloqués ou
passent des interrupteurs au sein d'un bras de commutation.
Bras 1
Tension 𝑢𝑐
Bras2
Q1
Q2
Q3
Q4
Cas 1
Passent
Bloqué
Passent
Bloqué
𝑢𝑐 = 0
Cas 2
Passent
Bloqué
Bloqué
Passent
𝑢𝑐 = 𝐸
Cas 3
Bloqué
Passent
Passent
Bloqué
𝑢𝑐 = −𝐸
Cas 4
Bloqué
Passent
Bloqué
Passent
𝑢𝑐 = 0
Tableau I ‎0.1: les configurations possibles
On doit noter qu'une telle structure permet d'imposer en fait trois niveaux de tension, a savoir
uc = E, uc = −E ainsi que, uc = 0, ce dernier niveau de tension correspond à une phase de roue
libre, sans échange d'énergie entre les deux sources. Suivant le type de commande adopté, ce
troisième niveau peut être ou non mis à contribution [1] (Figure 0. 1).
5
CHAPITRE I :
L'ONDULEUR MONOPHASEE ET STRATEGE DE COMMANDE
Avec cette commande, il y a enchaînement de quatre mailles de conduction:
Q1
T1
D1
CHARGE
Q3
T3
I
D3
Q1
T1
CHARGE
D1
Q3
T3
D3
T4
D4
ic
ic
E
E
Q2
T2
uc
D2
Q4
Q2
T4
D4
T2
Cas1) Accumulation alternance positive
I
Q1
T1
D1
CHARGE
Q4
Cas2) Restitution alternance négative
Q3
I
T3
uc
D2
Q1
T1
D3
CHARGE
D1
ic
Q3
T3
D3
T4
D4
ic
E
E
Q2
T2
D2
uc
Q2
Q4
T4
T2
D4
Cas3) Accumulation alternance négative
D2
uc
Q4
Cas4) Restitution alternance positive
Figure I ‎0.2: Les cas possibles de commutation de l’onduleur
On notera d'emblée la différence de notation suivant que l'on considère les grandeurs électriques
côté continue ou bien côté alternatif :

Côté continue: les grandeurs (E et I ) sont notées en lettre majuscule pour caractériser leur
nature continue.

Côté alternatif: les grandeurs (uc , ic ) sont notées en lettre minuscule pour caractériser leur
nature alternative.
uc = Uc sin ωt
ic = Ic sin ωt + φ
/ Uc = 2Uc
(‎I.1)
/ Ic = 2Ic
(I.2)
Avec:
𝑈𝑐 , 𝐼𝑐 : Les valeurs max du tension et courant.
𝑈𝑐 , 𝐼𝑐 : Les valeurs efficaces du tension et courant.
𝜔, 𝜑 : La pulsation et le déphasage du courant par rapport à la tension.
6
CHAPITRE I :
L'ONDULEUR MONOPHASEE ET STRATEGE DE COMMANDE
On utilise pour l'explication de la commande plaine onde, T1 et T3 sont commandés en même
temps, saturés pendant l'alternance positive et bloqués pendant l'alternance négative. De même
pour T2 et T4, bloqués pendant l'alternance positive et saturés pendant l'alternance négative.
Remarque:

L'état de l'interrupteur Q1 est lié à l'état de l'interrupteur Q4: ils seront passants et bloqués
simultanément.

L'état de l'interrupteur Q2 est lié à l'état de l'interrupteur Q3: ils seront passants et bloqués
simultanément.
En reprenant les notations ci-dessus, on peut écrire: S  Bras1  Bras 2 , où S est le signal de
synchronisation. On obtient le chronogramme de commande Figure 0 I.3 ci-dessous.
S

On
remarque
que,
c'est
une
commande complémentaire.
Bras 1

T1, T4
On remarquera, en début d'alternance
un temps mort (retard à la saturation
des
transistors)
permettant
au
transistor conduisant précédemment
Bras 2
de se bloquer.

T2, T3
On remarquera que ce sont les
blocages des transistors qui délimitent
Figure I ‎0.3 : Chronogramme de commande
les alternances.
Le signe de l'alternance est déterminé par le signe de uc .

Chaque alternance débute par une phase de restitution et se termine par une phase
d'accumulation.

Les mailles dans les cas 1 et 4 ont même équation:
L
(I.3)
di
 R.i  u   E1 (charge inductif)
dt
7
CHAPITRE I :

L'ONDULEUR MONOPHASEE ET STRATEGE DE COMMANDE
Les mailles dans les cas 2 et 3 ont même équation:
(I.4)
L di  R.iu E1 (charge inductif)
dt
I.4
Les applications des onduleurs:
Les nombreux domaines à entraîné une utilisation accrue des onduleurs, on trouve
principalement Les onduleurs à fréquence fixe a commutation forcée alimentés directement à
partir du réseau à travers un redresseur avec filtrage, soit à partir d'une batterie d’accumulateur,
ils constituent à ce titre [4, 5].
Figure I ‎0.4: Réglage de la vitesse d'un moteur à courant alternatif
I.4.1
Contrôle de la vitesse de rotation des machines à courant alternatif :
On remarque que la vitesse d’un moteur à courant alternatif est fixée par la pulsation des
courants statiques. Le contrôle de la vitesse du moteur se réalise par action simultanée sur la
fréquence et sur l'amplitude de la tension Figure I.4. Il faut donc redresser la tension du réseau
puis l’onduler à la fréquence désirée.
I.4.2
Assurer la continuité des alimentations des secours:
L'onduleur est indispensable pour éviter la perte d’informations en cas de panne du secteur pour
assurer la continuité de l’alimentation des machines à partir de batteries Figure I.5. Il faut placer
un onduleur [6].
Figure I ‎0.5: Alimentation de secours
8
CHAPITRE I :
I.4.3
L'ONDULEUR MONOPHASEE ET STRATEGE DE COMMANDE
Les applications relatives aux transports:
I.4.3.1 Transports ferroviaires:
Dans ce type de transport le constituant principal qui crée le mouvement sont les machines
asynchrone Figure I 0.6. Pour contrôler la vitesse de rotation de ces dernière, on doit faire varie
la fréquence de l'alimentation, cela est réaliser par un onduleur de tension par exemple: le TGV
ou tramway [1].
Figure I.6: Moteur asynchrone d'adhérence au rail
I.4.3.2 Transports aériens:
Tout avion produit lui-même l'énergie électrique dont il a besoin pour le fonctionnement de ces
équipements de bord. Par exemple AIRBAS 380 met en œuvre un réseau de bord la fréquence
entre 380Hz et 800Hz. Cela est réaliser par des onduleurs.
I.4.3.3 Transports maritime:
Come les transports aériens la production d'énergie nécessaire aux équipements de bord [1].
I.5
Classification d'onduleurs:
Comme on le sait, il y a beaucoup de considérations qui note les onduleurs et que nous ne
pouvons pas tous les citer. Dans ce qui suit, nous classons les onduleurs par quelques-unes des
considérations:
I.5.1
Selon la réversibilité:
I.5.1.1 Onduleur autonome:
Un onduleur est dit autonome s’il utilise l’énergie d’un circuit auxiliaire propre a lui pour la
commutation des IGBTs ou d’autre semi conducteurs, dans ce cas nous commandons la
fréquence de l’onde de tension de sortie [5, 6].
9
CHAPITRE I :
L'ONDULEUR MONOPHASEE ET STRATEGE DE COMMANDE
I.5.1.2 Onduleur non autonome:
C'est le nom donné au montage redresseur tous thyristors qui, en commutation naturelle assistée
par le réseau auquel il est raccordé, permet un fonctionnement en onduleur. À la base du
développement des entraînements statiques à vitesse variable pour moteurs à courant continu et
alternatif, cyclo-convertisseurs, onduleurs de courant pour machines synchrones et asynchrones,
jusqu'à des puissances de plusieurs MW, ce type de montage est progressivement supplanté, au
profit de convertisseurs à IGBT ou GTO, [5, 6].
I.5.2
Selon la nature de l'alimentation:
I.5.2.1 Onduleur de tension:
On appelle onduleur de tension, un onduleur qui est alimenté par une source de tension continue.
Comme on a vu dans le paragraphe I. 1, le principe des onduleurs de tension dans le cas où la
sortie est monophasée et utilisons l’onduleur en pont à quatre
E interrupteurs : Q1, Q2, Q3 et Q4.
Q1
T1
D1
CHARGE
Q3
T3
Q1 Q4
D3
ic
E
Q2
T2
D2
uc
Q2 Q3
Q4
T4
D4
uc
E
-E
Figure ‎0 I.7: Commande d'onduleur de tension, et la forme de tension uc(t)
Notant que les interrupteurs Qi de l’onduleur; Figure I 0.7 sont formés par la mise en parallèle
d’un semi-conducteur Ti commandé à l’ouverture et à la fermeture et d’une diode Di.
Cette dernière assure la continuité de courant permettant ainsi la conduction d’un courant négatif
dans le cas où le courant est déphasé par rapport à la tension de sortie [7, 8].
I.5.2.2 Onduleur de courant:
On dit onduleur de courant, un onduleur qui est alimenté par une source de courant continue.
Comme exemple, on prend le montage de la Figure I 0.8 ci-dessous illustrant le modèle d’un
10
CHAPITRE I :
L'ONDULEUR MONOPHASEE ET STRATEGE DE COMMANDE
onduleur de courant monophasé, qui se compose de quatre interrupteurs de puissance Q1, Q2,
Q3 et Q4, sur La Figure I.8 sont représentés les signaux de commande et les formes d’ondes des
courants correspondants [6, 7].
Q1
T1
D1
CHARGE
Q1 Q4
Q3
T3
D3
ic
Q2 Q3
E
Q2
T2
D2
uc
Q4
ic
T4
D4
Figure I ‎0.8: Onduleur de courant, la commande et les formes d’ondes de ic(t)
De même, pour l’onduleur de courant, les états des interrupteurs commandés nous permettent de
donner l’expression de ic si le courant d’entrée est constant et égal à I, quelque soit U:
• Pour 0 < t < T / 2 : les interrupteurs, Q1, Q4 passants et Q2, Q3 bloqués :
ic = +I
(I.5)
• Pour T / 2 < t < T : les interrupteurs, Q2, Q3 passants et Q1, Q4 bloqués :
ic = −I
(I.6)
La tension uc(t) de la sortie est donc la tension U â l’entrée, elle dépend de la charge placée dans
le coté alternatif. Dans ce cas; l’interrupteur est formé d’un semi conducteur commandé à
l’ouverture et la fermeture, il n’a pas à être réversible en courant, alors on n’a pas besoin de
diode mise en parallèle, [7, 8].
I.5.3
Selon la nature de la charge:
I.5.3.1 Onduleur monophasé:
Ce type d’onduleur délivrant en sa sortie une tension alternative monophasée, est généralement
destinée aux alimentations de secours. Deux classes d’onduleurs monophasés sont à distinguer,
suivant leur topologie

Onduleur monophasé en pont-complet:
11
CHAPITRE I :
L'ONDULEUR MONOPHASEE ET STRATEGE DE COMMANDE
Comme on a vu dans le paragraphe I.2, l’onduleur en pont-complet est représenté sur
la Figure I.1.

Onduleur monophasé en demi-pont
E
Le schéma de principe d’un tel onduleur monté en demi-pont est montré sur la Figure I.9.
CHARGE
C1
Q1
Q1
T3
D3
ic
Q2
E
uc
C1
+ E/2
Q2
T4
D4
- E/2
Figure I ‎0.9 : Structure principal d’un onduleur monophasé en demi-pont.
Il est constitué principalement d'un seul bras qui se compose de deux interrupteurs de puissance
notés Q1 et Q2 à commande complémentaire. La commande (180°)
défini la durée de
conduction de chacun des interrupteurs est alors d’un demi cycle correspondant à la fréquence du
signal de sortie requis lors de la fermeture de l’interrupteur Q1, la tension aux bornes de la
charge serait donc de + E/2, et prend la valeur – E/2 quand le second interrupteur, Q2 est fermé.
I.5.3.2 Onduleur triphasée:
Un onduleur triphasé est constituée de trois onduleurs monophasés regroupés en parallèle et
commander de façon à obtenir à la sortie trois tensions décalées de 120 degrés. Les interrupteurs
du même bras de l’onduleur doivent être complémentaires pour que la tension de la source
continue ne soit jamais en court circuit et pour que les circuits des courants ic1 , ic2 et ic3 ne
soient jamais ouverts. Afin que les interrupteurs puissent donnant trois tensions de sorties
déphasées de 120° degré, l’une par rapport à l’autre. Ce type d’onduleur est généralement
recommandé pour des applications de grande puissance. La Figure0 I.10 définie la structure
d'onduleur triphasé.
12
CHAPITRE I :
L'ONDULEUR MONOPHASEE ET STRATEGE DE COMMANDE
Q2
Q1
T1
Q3
T2
D1
D2
T3
D3
E
Q1'
Q2'
T1'
D1'
Q3'
T2'
D3'
T3'
𝑖𝑐2
𝑖𝑐1
D3'
𝑖𝑐3
CHARGE
Figure ‎0 I.10 : structure d'un onduleur triphasée
I.6
Commande de l'onduleur monophasée:
On peut, à présent, envisager les différentes commandes possibles pour un onduleur de tension
monophasée. Le principe de commande d’un onduleur monophasée présenté sur la Figure I 0.11
Scm +
-
commande logique
valable pour un bras de commutation.
commande
rapproché
e
commande
rapproché
e
Figure ‎0 I.11 : Le principe de commande du bras
d’onduleur
Le principe de la commande est de comparé un signal de modulation à un signal de type
«triangle» ou « dent de scie » noté Sp appelé la porteuse. Le résultat de cette comparaison créé
un signal de commande pour les gâchettes des
interrupteurs
(MOSFET) d’une façon
complémentaire. Dans ce cas, doit donc être selon toute logique de doubler la chose pour obtenir
la commande de deux bras de commutation. La commande décrite ici est sous sa forme la plus
complexe, dans la mesure où les deux bras de commutations de convertisseur peuvent être
13
CHAPITRE I :
L'ONDULEUR MONOPHASEE ET STRATEGE DE COMMANDE
commandés de manière indépendante. Quand bien même la porteuse est identique pour les deux
bras, deux signaux de commandes indépendants sont générés pour commander les deux bras.
Pour un onduleur de tension monophasée on distingue principalement deux types de modulation:

Les modulations à rapport cyclique fixe (plaine onde, décalé), ou le rapport cyclique de
chacune des cellules de commutation est maintenu constant.

Les modulations de largeur d’impulsion (MLI), ou le rapport cyclique est variable,
sinusoïdalement pour un grand nombre d’applications [1].
I.6.1
Commande à rapport cyclique fixe:
I.6.1.1 Commande plaine onde:
Les commandes sont déduites de la comparaison entre le signal constant Scst et de porteuse Sp
Figure I 0.12 (a), Le résultat de cette comparaison donne un signal de commande Scm
Figure I 0.12 (b).
La porteuse Sp
Tp
Signal
constant
Scst
Tp
Signal de commande Scm
Tp
(a)
(b)
Figure I.12: Signal de commande
Tout croisement des signaux de Scst avec la porteuse Sp se traduit par un changement de l’état
des interrupteurs du bras de commutation.
Scst ≥ 𝑆p l’interrupteur Q1 amorcé, Q2 bloqué. Scst ≤ 𝑆p l’interrupteur Q2 amorcé, Q1 bloqué.
On donne la tension de la charge uc a pour valeur moyenne :
ucmoy = T EαT − E 1 − α T = 2α − 1 E
(I.7)
Avec α = rapport cyclique, détermine donc, la valeur moyenne de la tension uc .
14
CHAPITRE I :
I.6.2
L'ONDULEUR MONOPHASEE ET STRATEGE DE COMMANDE
Commande décalée:
La Figure I 0. 13 représente la modulation +E/ 0 (+ α ) et la modulation –E/ 0 (- α)
La porteuse Sp
Signal
constant
Scst
Tp
Signal de commande Scm
Tp
(a)
DTp
(b)
Figure I ‎0.13: La commande décalée
Les relations pour les deux modes de fonctionnement sont :
ucmoy = +Eα
(I.8)
ucmoy = −Eα
(I.9)
Ces relations traduisent bien que le fonctionnement dans les quatre quadrants est obtenu par le
mode de contrôle de la grandeur α.
I.6.3
Commande à rapport cyclique variable:
I.6.3.1 MLI intersective (sinus-triangle):
Les commandes sont déduites de la comparaison entre le signal variable Svar (sinusoïdale
d’amplitude variable et de fréquence f qui détermine la fréquence de la tension de sortie) et de
porteuse Sp (triangulaire d’amplitude fixe et de fréquence très élevée). Le résultat est un
chronogramme de commande Scm (Figure I 0.14).
Le réglage en amplitude et en fréquence de la tension de sortie de l’onduleur est défini par le
coefficient de réglage en tension (représentant le rapport de l’amplitude de la tension de
référence à la valeur crête de la porteuse), et l’indice de modulation (donnant le rapport des
fréquences de la porteuse et de la référence) [9, 10].
15
CHAPITRE I :
L'ONDULEUR MONOPHASEE ET STRATEGE DE COMMANDE
La porteuse Sp
Signal variable Svar
Figure I.14 : Principe de la commande MLI intersective
I.7
Conclusion:
Dans ce chapitre, nous avons exposé le principe général de fonctionnement de l’onduleur
et les applications qui lui utilisaient, ainsi que nous avons cité les différentes techniques de
commande de celui-ci. Dans le chapitre suivant nous allons essayer d'expliquer le principe de
fonctionnement de la carte Arduino qui sera utilisée comme une plateforme de commande de
notre onduleur.
16
II. CHAPITTRE II
GENERALITE SUR L'ARDUINO
CHAPITRE II
GENERALITE SUR l'ARDUINO
II.1 Introduction:
Dans ce chapitre, nous allons parler spécialement à la carte Arduino-Uno mentionnant les
caractéristiques et le principe de fonctionnement et nous donnons le schéma de principe de cette
carte.
II.2 Généralité sur la carte ARDUINO Uno:
Afin de contrôler l'onduleur, nous choisissons la carte Arduino, cette carte est composée de deux
parties principales la partie matériel représente la carte électronique est basée sur une simple
composant à microcontrôleur (mini-ordinateur) ATMEGA328 (de la famille AVR) et la partie
logiciel représente l'environnement de programmation Arduino C, cet environnement logiciel et
matériel permet à l'utilisateur de formuler ses projets par l'expérimentation directe avec l'aide de
nombreuses ressources disponibles en ligne. Donc l'Arduino est un projet en source ouverte
(open source) peut profiter des ressources disponibles de trouver les réponses à ses questions.
Arduino est utilisé dans beaucoup d'applications comme l'électronique industrielle, Nous
donnons la photo de la carte Arduino Uno Figure II.1 [11]:
Figure II.1: Photo de la carte Arduino Uno [12]
18
CHAPITRE II
GENERALITE SUR l'ARDUINO
II.3 Schéma de principe de la carte ARDUINO:
La Figure II.2 suivant représenté le schéma de principe de la carte Arduino Uno et les signaux
d'entrée-sortie du microcontrôleur sont relies a des connecteurs selon le schéma ci-dessous:
Figure II.2: Structure de la carte ARDUINO-UNO [13]
II.4 Caractéristiques de la carte Arduino Uno :

Micro contrôleur : ATmega328

Mémoire Flash 32 KB ,

Tension d'alimentation interne = 5V.

Mémoire SRAM 2 KB

Tension d'alimentation (externe)= 7 à 12V, limites =6 à 20 V.

Mémoire EEPROM 1 KB

Entrées/sorties numériques : 14 dont 6 sorties PWM

Fréquence horloge = 16 MHz

Entrées analogiques = 6

Confection au PC par prise USB

Courant max par broches E/S = 40 mA

Dimensions = 68.6mm x 53.3mm

Courant max sur sortie 3,3V = 50mA
II.5 Alimentation de la carte ARDUINO:
Pour assurer un bon fonctionnement de la carte Arduino peut-être alimentée par une tension de
9V à 12V soit à l'aide d'une alimentation externe ou bien utilise la connexion USB (qui fournit
5V jusqu'à 500mA) avec un PC. La source d'alimentation est sélectionnée automatiquement par
19
CHAPITRE II
GENERALITE SUR l'ARDUINO
l'Arduino. Le choix d'une alimentation externe (non-USB) peut être soit un adaptateur secteur
(de 5V à 12V sous 500mA) ou des piles. L'adaptateur secteur peut être connecté en branchant
une prise 2,1mm positif au centre dans le connecteur de la carte.
Figure II.3: Le connecteur de la carte [13]
La carte peut fonctionner avec une alimentation externe de 6 à 20 volts. Cependant, si la carte est
alimentée avec moins de 7V, la broche 5V pourrait fournir moins de 5V et la carte pourrait être
instable. Si on utilise plus de 12V, le régulateur de tension de la carte pourrait chauffer et
endommager la carte. Aussi, la plage idéale recommandée pour alimenter la carte est entre 7V et
12V [13].
Figure II.4: Choix d'alimentation [13]
II.6 Entée sortie de la carte ARDUINO:
La carte Arduino Uno est dotée de : 6 entrées analogiques, 14 entrées/sorties numériques dont 6
peuvent assurer une sortie PWM, chacune des entrées/sorties de la carte ne peut pas délivrer plus
de 20 mA.
II.6.1 Les entrées analogiques:
Les entrées analogiques permettent de mesurer une tension variable (entre 0 et 5 V) qui peut
provenir de capteurs ou d'interfaces divers (potentiomètres, etc.) [14].
II.6.2 Les entrées/sorties numériques:
Reçoivent ou envoient des signaux « 0 » ou « 1 » traduits par 0 ou 5 V. On décide du
comportement de ces connecteurs (entrée ou sortie) en général dans l'initialisation du programme
(voir chapitre « Programmer Arduino ») mais il peut être aussi changé dans le corps du
programme.
20
CHAPITRE II
GENERALITE SUR l'ARDUINO
Remarque:
Lorsqu'on utilise une entrée numérique, il est important de s'assurer que le potentiel de l'entrée,
pour s'assurer du bon fonctionnement, pour protégée l'on utilise une résistance qui va tirer vers le
haut (5 V) ou tirer vers le bas (0 V).
II.6.3 Les entrées analogiques:
La puce AT MEGA n'est pas capable de sortir des tensions variables. Heureusement,
6 des sorties numériques (3, 5, 6, 9, 10, 11) peuvent produire un signal PWM en français l'on
parle de MLI Il s'agit d'un artifice permettant de produire une tension variable à partir d'une
tension fixe [14].
II.7 Environnement de l'ARDUINO C:
L'environnement de l'Arduino C, c’est un logiciel de programmation par code (noté IDE
en anglais), qui contient une cinquantaine de commandes différentes. Cet écrit en Java. L'IDE
permet d'écrire, de modifier un programme et de le convertir en une série d'instructions
compréhensibles pour la carte.
A l’ouverture, l’interface visuelle du logiciel représenté sur la Figure II.5 suivante [14] :
1
2
3
4
5
Figure II.5: l’interface de l'Arduino C
L’interface visuelle du logiciel comporte les cinq éléments suivants :
1. une barre de menu ;
2. une barre d'actions ;
21
CHAPITRE II
GENERALITE SUR l'ARDUINO
3. un ou plusieurs onglets correspondant aux sketchs ;
4. zone d’écriture du programme;
5. zone des messages d’erreur ou succès envoyés par le programme
il permet de sauvegarder votre sketch.
d'ouvrir un sketch qui figure dans votre dossier de travail.
compiler et télécharger votre sketch sur la carte Arduino.
il permet de compiler votre programme et de vérifier si des erreurs s'y trouvent.
créer un nouveau sketch.
II.7.1 Structure d'un projet ARDUINO C:
Un programme Arduino comporte trois parties principales:
1
2
3
Figure II.6: Structure d'un projet Arduino C
1. la partie Définition des variables (optionnelle)
2. la partie initialisation et configuration des entrées/sorties : la fonction setup ()
3. la partie principale qui s'exécute en boucle : la fonction loop ()
Dans chaque partie d'un programme sont utilisées différentes instructions issues de la syntaxe du
langage Arduino [14].
22
CHAPITRE II
GENERALITE SUR l'ARDUINO
II.7.2 Commandes de structure du programme:
Des programmes d'Arduino peuvent être divisés dans trois parts principales : structure, valeurs
(variables et constantes), et fonctions [15].
Structure générale
 setup()
 loop()
Contrôle et conditions
 if
 if...else
 for
 switch case
 while
 do... while
 break
 continue
 return
 goto
Autres commandes
 (semicolon)
 {} (curly braces)
 // (single line comment)
 /* */ (multi-line comment)
 #define
 #include
Arithmetic Operators
 = (assignment operator)
 + (addition)
 - (subtraction)
 * (multiplication)
 / (division)
 % (modulo)
Opérations de comparaison
 == (equal to)
 != (not equal to)
 < (less than)
 > (greater than)
 <= (less than or equal to)
 >= (greater than or equal to)
 Operations booléennes
 && (and)
 || (or)
 ! (not)
Pointer Access Operators
 * dereference operator
 & reference operator
Bitwise Operators
 & (bitwise and)| (bitwise or)
Variables Constants
 HIGH | LOW
 INPUT
 OUTPUT|INPUT_PULLUP
 true | false
 integer constants
 floating point constants
Data Types
 void
 boolean
 char
 unsigned char
 byte
 int
 unsigned int
 word
 long
 unsigned long
 short
 float
 double
 string - char array
 String - object
 array
Conversion
 char()
 byte()
 int()
 word()
 long()
 float()
Variable Scope & Qualifiers
 variable scope
 static
 volatile
 const
Random Numbers
 randomSeed()
 random()
Bits and Bytes
 lowByte()
 highByte()
 bitRead()
 bitWrite()
 bitSet()
23
Fonctionne
E/S numérique
 pinMode()
 digitalWrite()
 digitalRead()
E/S analogique
 analogReference()
 analogRead()
 analogWrite() - PWM
Due only
 analogReadResolution()
 analogWriteResolution()
E/S Avancé
 tone()
 noTone()
 shiftOut()
 shiftIn()
 pulseIn()
Gestion du temps
millis()
 micros()
 delay()
 delayMicroseconds()
Math
 min()
 max()
 abs()
 constrain()
 map()
 pow()
 sqrt()
Trigonométrie
 sin()
 cos()
 tan()
 bitClear()
 bit()
Interruptions Externes
attachInterrupt()
 detachInterrupt()
 noInterrupts()
CHAPITRE II
GENERALITE SUR l'ARDUINO
II.8 Conclusion:
Dans ce chapitre nous avons présenté le schéma principal de l'Arduino, puis nous donnons une
généralité sur cette carte sans mentionner les petits détails, nous avons donné aussi les outils de
développement d'un programme spécialement pour l'Arduino C, c'est dans le but de l'utiliser dans
les chapitres suivants pour contrôler l'onduleur monophasé.
24
CHAPITRE III
LA REALISATION PRARIQUE DE
L'ONDULEUR
GENERALITES ET REALISATION DE L’ONDULEUR
CHAPITRE III
III.1 Introduction:
Dans ce chapitre on va présenter la méthode de La réalisation de l’onduleur monophasée qui
composé de quatre circuit fondamentaux, qui représenté sur Figure III.1, le signal de commande
entrée dans l’optocoupleur, qui assuré l’isolation entre la carte ARDUINO et le circuit de
commande, le signal commander le circuit de la tension élevées (la partie puissance de
l’onduleur). Le DRIVER (IR2113) augmente le signal de commande et envoyer vers les
MOSFETs.
ARDUIN
O UNO
OPTOCOUPLEUR
ONDULEUR
IR2113
15V
5V
GND
5V
DRIVER
30V >
GND
Figure III.1: Schéma fonctionnel d'onduleur monophasé
III.2 Simulation d'un onduleur monophasée par logiciel MATLAB:
On va simuler le montage d'un onduleur monophasée sur le logiciel MATLAB la partie
SIMILINK afin de vérifier la robustesse de montage et de la stratégie choisie on passe à la
réalisation.
C o ntinuo us
III.2.1 La commande plien onde:
po we rgui
III.2.1.1 montage:
g
C
g
ond.mat
C
vd
E
+ v
-
Convert
m
+ i
-
id
NOT
E
m
v
+ v
-
ig
vg
t
Figure III.2 : Montage onduleur monophasée
MLI
26
g
C
E
E
ic
m
g
C
m
i
+ -
GENERALITES ET REALISATION DE L’ONDULEUR
CHAPITRE III
III.2.1.2 Les graphes:
Dans la Figure III.2 suivantes, sont représentée l'allure du courant et de tension à la charge
Figure III.3: L'allure de tension et de courant
III.2.1.3 interpretation des resultats de simulation:
La ligne pointillée représente la tension de charge uc (t) le changement de positif à négatif
(de forme rectangulaire), et la ligne continue représente l’intensité du courant ic (t) dans la
charge peut être positive alors que la tension est positive et négative lorsque la tension est
négative.
En appliquant le programme de l’FFT suivante à la tension de sortie pour obtient le spectre.

Le programme :
clear all
clc
w=2*pi*50;k=1;
load ond
x=vc(1,:);y=vc(2,:);
t=linspace(0,0.02,length(x));
ve=interp1(x,y,t);
for
h=1:50
i=1;
while t(i)<t(end)
fc(i)=ve(i)*cos(h*w*t(i));
fs(i)=ve(i)*sin(h*w*t(i));
i=i+1;
end
A=2*mean(fc);
B=2*mean(fs);
C(h)=sqrt(A^2+B^2);
phi(h)=atan2(B,A);
f(h)=h;
plot(vc,t,'g')
end
bar(f,C);grid
27
CHAPITRE III
GENERALITES ET REALISATION DE L’ONDULEUR
Figure III.4: Spectre de la commande plein onde
La Figure III.4 décrit le résultat où l'on voit un diagramme du spectre de tension qui à une le
fondamental à 50 Hz et des et des harmoniques impaire (2k+1).
III.2.2 La commande MLI intersective:
Pour cela, on utilise la modulation dite sinusoïdale-triangulaire qui consiste à utiliser les
intersections d’une onde de référence avec une onde triangulaire de modulation dite porteuse.
III.2.2.1 Le montage:
Dans cette commande on appliquer la même montage précédent, donc nous changeons seulement
le block de commande lorsqu'il devient le schéma synoptique d'un modulateur M.L.I. est donné
sur la Figure III.5 ci-dessous:
𝐒𝐩 =1
𝒇𝐩 ≫ 𝒇
𝐒𝐯𝐚𝐫 =0.8
𝒇 = 𝟓𝟎𝐇𝐳
Figure III.5: Schéma synoptique de la commande MLI intersective
On va comparer un signal triangulaire d’amplitude fixe et de fréquence très élevée 𝑓p = 4KHz
avec un signal sinusoïdale d’amplitude variable et de fréquence fixe qui détermine la fréquence
de la tension de sortie (f=50Hz ), pour obtenir un chronogramme de commande voir
la Figure III.6.
28
GENERALITES ET REALISATION DE L’ONDULEUR
CHAPITRE III
(a)
(b)
Figure III.6: Chronogramme de la commande MLI intersective
III.2.2.2 Les graphes:
Maintenant, nous allons représenter les résultats de simulation de la commande MLI intersective
dans la Figure III.7 qui montre l'allure du courant :
Figure III.7: Allure du courant à la charge
III.2.2.3 Interpretation des resultats de simulation:
Dans La Figure III.7 sont représenter la forme d'onde du courant ic (t) à la sortie d'onduleur, on
obtient un signal d’une forme presque sinusoïdale d’une fréquence de 50 Hz.
29
CHAPITRE III
GENERALITES ET REALISATION DE L’ONDULEUR
Pour tracer le spectre de la tension de sortie, on va utilisez le même programme précédent
Figure III.8: Le spectre de courant commande MLI
Nous remarquons dans la Figure III.8 que l'application de la commande MLI
réduit les
harmoniques où l'on voit une diminution sur les harmoniques impaire.
III.3 Circuit de puissance de l'onduleur monophasée:
En commençant par la présentation des différents composants intervenants dans sa réalisation,
comme vu dans le premier chapitre la partie puissance il comporte quatre MOSFETs, monter au
dos de chaque MOSFET un radiateur, et protégé ce dernière par son propre réseau RCD.
III.3.1 Choix d'interrupteur:
III.3.1.1 Caracteristique statique et interrupteur :
Le raisonnement qui permet de déterminer les caractéristiques statique des interrupteurs
nécessaires pour un onduleur de tension. Le convertisseur DC/AC réversible en courant, il
s’agissait de pouvoir assure la circulation d’un courant aussi bien négatif que positif dans la
source courant noté que le courant changé le signe périodiquement suivant la fréquence (la
valeur moyenne nul), les deux contrainte imposer l’interrupteur choisis (Figure III.9)
unidirectionnel en tension, bidirectionnel en courant.
I
V
Figure III.9: Caractéristique statique de l’interrupteur
30
GENERALITES ET REALISATION DE L’ONDULEUR
CHAPITRE III
La solution technologique qui permettre d’obtenir directement ce type de caractéristiques
statique représenter sur Figure III.10:
IT
IT
UT
UT
IK
IK
UK
ID
UD
UD
ID
Figure III.10: L'interrupteur bidirectionnel en courant
Mis à port le MOSFET qui possède naturellement une diode en antiparallèle assurant la
bidirectionnalité en courant. L’utilisation de MOSFET est limitée pour des applications
moyennes et
forte puissance, à diode interne fonctionne dans des temps de recouvrement
important qui pénalisant les pertes par commutation.
III.3.1.2 Le semiconducteur utilisés:
Dans ce travail nous allons utilisés le modules d’MOSFET
IRFP460, nous donnons sur
l'estimation dynamique de dv/dt, avalanche de Répétitive a évalué, trou de support central
d'isolement,
la commutation rapide, facilité de la mise en parallèle, conditions simples
d'entraînement.
VDSS = 500V
RDS(on) =0,27Ω
lD = 20A
Figure III.11: Le semi-conducteur IRFP460 [16]
31
GENERALITES ET REALISATION DE L’ONDULEUR
CHAPITRE III
III.3.1.3 Comparaison entre MOSFET et L’IGBT:
On donne une comparaison des caractéristiques entre MOSFET et L’IGBT utilisés dans les
cellules de commutation des onduleurs.
composant
MOSFET
IGBT
caractéristiques
Symbole
Commutation
la vitesse de fermeture et la vitesse de fermeture et
d’ouverture très rapide
d’ouverture rapide
Les pertes de commutation
faibles
moyennes
Conductivité courant
faible
Elevée
Les pertes de conduction
élevée
faible
Puissance consommée
faible
faible
Commande
Tension
Tension
Coût
moine cher
Cher
Tableau III.1: Comparaison entre MOSFET et L’IGBT
Grâce à ce résumé d'étude est impératif que nous utilisons l'IGBT, mais nous avons choisi
d'utiliser dans ce travail les MOSEET parce que le prix d'une IGBT à peu près égale au prix de
quatre MOSFET presque. La similitude entre eux, où ils peuvent obtenir le produit final on va
remplacer les MOSFETs avec des IGBTs.
III.3.2 La diode rapide:
Nous avons placé les diodes rapides pour assurer la circulation de courant ou pour éviter le
court-circuit avec la charge (et le condensateur de filtrage) en cas ou l’interrupteur principal est
fermé. Dans ce travail, nous avons choisi le model A3006P, voir la Figure III.12 suivante:
Figure III.12: La diode A3006P
32
CHAPITRE III
GENERALITES ET REALISATION DE L’ONDULEUR
Le choix de la diode est basé sur la fréquence de commutation et ainsi que ses autres
caractéristiques (tension et courant…).
III.3.3 Radiateur:
La cause principale de l’endommagement des composants dans la majorité des cas, c’est
l’augmentation de température pour ce la on va monter au dos de chaque IRFP460 un radiateur
dissipateur en aluminium représenté sur la Figure III.13 l’utilisation de ce métal parceque
l’aluminium est un bon conducteur de chaleur.
Figure III.13: Radiateur
III.3.4 Simulation de la carte puissance:
La simulation c'est le premier et la grande étape dans la réalisation d'une carte électronique dans
ce travail on utilise des outils de simulation fonctionnelle et électronique come peut le voir sur le
Figure III.14 on dessine cette schéma avec logiciel PORTEUSE la partie ISIS en utilisant les
bibliothèques des composantes, ainsi nous pouvons tester le comportement du circuit.
Figure III.14: Schéma électrique de la partie puissance avec ISIS
33
CHAPITRE III
GENERALITES ET REALISATION DE L’ONDULEUR
Après nous avons préparé et simulé correctement le circuit à l’aide d’ISIS on utilise la deuxième
partie de logiciel PORTEUSE appelé ARES (Advanced Routing and Editing Software) pour
dessiné le schéma de circuit imprimé. L’avantage d’utiliser ARES est on pourra facilement la
réalisation des
plusieurs circuits imprimés identiques, et fabriquer des circuits imprimés
complexes ainsi que cela est représenté le schéma de circuit imprimé de la partie puissance sur la
Figure III.15 plaçant les composants et traçant les pistes directement.
Figure III.15: Schéma de circuit imprimé de la partie puissance avec ARES
Une fois les connections établies il est possible d'effectuer un routage automatique des pistes. Le
routage est régit par des à certaines conditions (thermiques, électrostatiques, …). On peut ainsi
obtenir sa réalisation parfois plus complexe qu’il n’y paraît.
Par exemple le choix de largeur des pistes se rattacher à rapport entre la largeur des pistes et
Largeur de piste en
(mm)
l’intensité du courant (Figure III.16).
Courant en (A)
Figure III.16: Largeur de piste en fonction de l'intensité [17]
34
GENERALITES ET REALISATION DE L’ONDULEUR
CHAPITRE III
Nous constatons que plus le courant parcourant les pistes est élevé plus les pistes doivent être
larges. Un autre paramètre à prendre en compte lors du choix de la largeur d´une piste la
résistance électrique.
III.3.5 Realisation de la carte de puissance:
+
Fusible
Fiche RS
232‘DB9’
Circuit
RCD
Les bornes
de la charge
Résistance
1KOhm
(a) front de carte de puissance
Les Diodes
rapides
Les MOSFETs
(b) l'arrière de carte de puissance
Figure III.17: Photo de la carte de puissance
35
GENERALITES ET REALISATION DE L’ONDULEUR
CHAPITRE III
III.3.6 Protection de la carte de puissance:
III.3.6.1 Circuit RCD :
L’utilisation d’un composant rapide dans les convertisseurs de forte et moyenne puissance cause des
surtensions par la présence inévitable d’inductance parasites, alors pour protéger le circuit de
puissance contre les surtensions il faut placer un circuit comme vu dans la Figure III.17 (a)
constitué d’une résistance de 120 ohm, capacité de 0.1 nF, diode BY299 [18].
III.3.6.2 Résistance de 1 kOhm:
La plupart l'onduleur commerciale je de voir, il de l'y avoir une résistance 1k placer entre la
grille et la source utilisée l'importance de la résistance elle empêche accidentel s'allument du
transistor MOSFET par bruit externe habituellement au démarrage quand la gâchette voir la
Figure III.17 (a).
III.3.6.3 Condensateurs de filtrage
Nous avons placé condensateur électrochimique de filtrage en parallèle avec la source afin
d’assurer l’équilibrage des tensions la valeur de cette condensateur 330μF/400V, le modèle du
condensateur, représenté sur la Figure III.18
Figure III.18: Condensateur de filtrage
III.4 Circuit de commande de l'onduleur monophasée:
Dans cette partie on va réaliser un montage qui va faire la conversion numérique analogique
d’impulsion générée par la carte Arduino et assurer la tension suffisante pour attaquer la grille
d’MOSFETs de notre carte.
III.4.1 Les composants de la carte de commande:
Les composants utilisés pour la réalisation de la carte de commande, nous allons parler cidessous:
36
CHAPITRE III
GENERALITES ET REALISATION DE L’ONDULEUR
III.4.1.1 DRIVER IR2113:
L'IR2113 (IRF2113 de International Rectifier) c’est un circuit intégré voir la Figure III.19 (a)
à grande vitesse, constitué 14 pins, il ya de pin utilisé pour garantir une impulsion suffisante pour
commander un transistor MOSFET ou un IGBT de la parte puissance, la Figure III.19 (b) présente un
synoptique simplifié de fonctionnement du circuit IR2113 dans sa mise en œuvre.
(b)
(a)
Figure III.19: Synoptique simplifié de fonctionnement
Ce circuit constitue aussi un système de protection son rôle est de bloquer le fonctionnement du
circuit de commande en cas ou la tension d’alimentation +15 diminue (dessous de 10V), et il
surveille le courant de charge de l’onduleur coté continu donc il protège le circuit de puissance
contre les surintensités de défaut. Les impulsions complémentaires avec un décalage nommé
‘Dead time’ (pour éviter la conduction de deux interrupteurs d’un seul bras au même temps il est
d’ordre des microsecondes), le décalage entre l’impulsion d’interrupteurs.
III.4.1.2 OPTOCOUPLEUR HCPL2630:
Un coupleur optique est un composant de l’électronique de commande permet de réaliser un
isolement galvanique vis-à-vis de la change (circuits de la puissance) ou d’une ligne de
transmission de données. Il s’appelle un coupleur optique ou photo coupleur (optocoupleur ou
optoisolation) est constitué d’un émetteur (DEL: diode électroluminescent), d’un récepteur
(photodiode, phototransistor, photothysistor, phototriac), dans ce travail en utilise le type
HCPL2630 pour assurer l'isolation galvanique entre le circuit de commande et celui de puissance
pour la protection du circuit [1], [16].
37
CHAPITRE III
GENERALITES ET REALISATION DE L’ONDULEUR
Le schéma interne de HCPL2630 est représenté sur Figure III.20 suivante:
Figure III.20: Le schéma de HCPL2630
III.4.2 Simulation de la carte commande:
On a utilisé le logiciel ISIS PCB layout pour tracer le circuit de commande
Figure III.21: Schéma de circuit imprimé de la partie puissance avec ARES
Afin d'ailimoner les composats avec (5,+15V,-15V), il faut réaliser un carte pou assurer
l'alimentation car les composants demandent une alimentation pour.
Le schéma de circuit imprimé suivant est réalisé avec le logiciel «ARES » PCB:
III.4.3 Realisation de la carte commande:
La réalisation de la carte électronique de commande est présentée dans la figure suivante :
Figure III.22: Schéma de circuit imprimé de la carte commande avec ARES
38
GENERALITES ET REALISATION DE L’ONDULEUR
CHAPITRE III
Figure III.23: Photo de la carte électronique de commande
Apres la réalisation du circuit imprimé et le soudage les composantes dans la carte, maintenant
on utilise les impulsions produit du circuit de commande pour attaquer les MOSFETs de circuit
de puissance.
III.5 Gestion du temps mort:
Le temps mort est introduit entre le blocage d’un transistor et la mise en conduction de l’autre.
pour assure la génération d’un retard (temps mort) entre les signaux de commande des deux
MOSFETs et pour obtenir un temps mort réglable est d’utiliser un simple circuit RC comme
l’indique la Figure III.24 ci-dessous:
Figure III.24: Circuit d temps mort
39
CHAPITRE III
GENERALITES ET REALISATION DE L’ONDULEUR
Pour éviter la conduction simultanée des deux transistors d’un même bras de pont, Le montage
permet de réaliser cette fonction cette solution est retenue car elle permet une meilleur flexibilité
en terme de réglage des temps morts voir la Figure III.25. L’inconvénient vient du fait que le
réglage du temps mort est délicat car il faut jouer sur plusieurs paramètres en même temps [19].
Figure III.25: Le temps morts entre deux MOSFETs d'un même bras
III.6 L'onduleur à la fin de réalisation
Une fois les différentes cartes de commande, d’alimentation et de puissance ont été réalisées, on
connecte le circuit de commande avec celui de puissance pour commander les MOSFETs et compléter le
circuit d’onduleur monophasée alors et pour raccorder les deux circuits et évité les mauvaise contacte
entre les carte on va utiliser deux fiches et câble RS232DB9.

La fiche et le câble RS232 DB9
Aussi, pour des raisons d’ergonomie et de simplification de câblage, les signaux de commande
sont acheminés à travers une fiche ‘DB9’ utilisée comme une interface de liaison assurer cette
liaison entre le carte de commande et la commande de puissance de l’onduleur par le câble
RS232. La Figure III.26 montre les sorties utilisées sur la fiche ‘DB9’ et le câble:
Figure III.26: La fiche ‘DB9’ et le câble RS 232
40
CHAPITRE III
GENERALITES ET REALISATION DE L’ONDULEUR
L'onduleur après la collecte des cartes et conduit à l'autre:
Figure III.27: Photo de l’onduleur réalisé
III.7 Conclusion:
Ce chapitre a été consacré à la réalisation de l'onduleur, au commencement le chapitre avec
l'étude
de la simulation de l'onduleur et vérifier les fréquences des harmoniques éliminées. La
commande pleine onde de l’élimination des harmoniques a application une commande MLI. Puis
on a présenté la méthode de réalisation de l’onduleur et les différents composants qu’on peut
utiliser dans les cartes. Après ce la, nous avons assemblé les différentes parties du système (carte de
commande, carte de puissance), est mis dans un boitier en plexiglas transparent.
Dans les chapitres suivants, nous allons procéder à une validation expérimentale de toutes les
simulations présentées dans ce chapitre.
41
IV. CHAPITRE IV
RESULTATAS EXPERIMENTAUX
CHAPITRE IV:
RESULTATS EXPERIMENTAUX
IV.1 Introduction:
Ce chapitre est consacré à la validation expérimentale des études et simulation présentées aux
premiers et troisièmes chapitres, il s’agit de la validation d'onduleur réalisé et utilisé avec les
différents types de la charge. Puis, nous présenterons la présentation des résultats de
l’application du contrôle et les principaux résultats expérimentaux permettant de confirmer la
validation des algorithmes de commandes.
IV.2 Description du banc d’essais:
Le banc d’essai utilisé lors de mon projet de fin d’étude a été l’implémentation deux
programmes de commande. Le premier programme créer la commande plein onde et l'autre
créer la commande MLI intersective, cette commande l’introduction d’une nouvelle carte de
commande à base de l'Arduino Uno.
La photo du banc d’essais expérimentaux présenté sur la Figure IV.1:
Oscilloscope pour voir
la tension au borne de la charge
Condensateur de filtrage
Oscilloscope pour voir le temps
GBF générer les impulsions
mort entre deux MOSFET
L'onduleur réalisé
Figure IV.1: La photo du banc d’essais expérimentaux
43
CHAPITRE IV:
RESULTATS EXPERIMENTAUX
IV.3 L'algorithme de commande:
La commande de l’onduleur a été faite à partir de la carte Arduino utilisée pour
l’implémentation numérique des différents algorithmes de commande nous parait nécessaire.
Générer les signaux numériques, on donne les programmes que nous utilisons pour contrôler
l'onduleur dans les annexe a.
On a commencé par une impulsion depuis la carte Arduino et en passant par le circuit de
commande présenté précédemment on fait l’acquisition du résultat obtenu après le circuit de
commande dans l’oscilloscope le résultat obtenu est présentée dans la Figure IV.2.
Figure IV.2: Les impulsions obtenues après le circuit de commande
On voit qu’on a obtenu une impulsion suffisante pour attaquer la grille de l’MOSFET entre
(0-15V),
IV.4 Implémentation de la commande plein onde
Nous appliquons la commande en pleine onde
sur la charge appliquée à une charge
Premièrement, nous appliquons la commande sur la charge résistance.
Deuxièmement, nous appliquons la même commande sur la charge (résistance+ inductance)
IV.4.1 Charge R:
On teste mon onduleur réalisé avec une charge résistive variable de 0 à 33 Ohm, on varie la
valeur de la résistance, la courbe obtenue présenté dans la Figure IV.3 suivante:
44
CHAPITRE IV:
RESULTATS EXPERIMENTAUX
Figure IV.3: L'allure de courante de sortie charge R


Interprétation des résultats:
La charge résistive ne modifie pas l’image du courant, où l'on note que la forme de courant de
la charge prend la même forme que la tension, les mêmes résultats que nous avons acquis
dans l'étude de la simulation.
IV.5 Charge RL:
La charge est maintenant composée d’une résistance associée à un élément fortement inductif.
Figure IV.4: L'allure de courante de sortie charge RL
45
CHAPITRE IV:

RESULTATS EXPERIMENTAUX
Interprétation des résultats:
Les résultats obtenus sont très proche aux résultats de simulation, puis que la représentation
l’intensité du courant ic (t) dans la charge peut être positive alors que la tension est positive et
négative lorsque la tension est négative. Les mêmes résultats que nous avons acquis dans
l'étude de la simulation.
IV.6 Implémentation de la commande MLI:
Nous avons appliqué maintenant la commande MLI à la charge on va classe la représentation
des résultats selon la nature de la charge
IV.6.1 Charge R:
Au début on envoie les impulsions MLI intersective au circuit de commande et on branche
l’alimentation.
À la sortie du circuit de commande on a obtenu les impulsions suivantes :
Figure IV.5: Les impulsions MLI intersective

interprétation des résultats:
La Figure IV.5 représente l'intensité du courant au borne de la charge, où que bourrin la
charge résistive ne modifie pas l’image du courant
46
CHAPITRE IV:
RESULTATS EXPERIMENTAUX
IV.6.2 Charge RL:
À la sortie du circuit de puissance on a obtenu l'allure de courant suivante :
Figure IV.6: Courant obtenues à la sortie d’onduleur (commande en MLI)

interprétation des résultats:
La Figure IV.6 sont représenter la forme d'onde du courant ic (t) à la sortie d'onduleur avec
la charge R-L, on obtient un signal d’une forme plus proche d’une forme sinusoïdale (presque
sinusoïdale) d’une fréquence de 50 Hz.
IV.7 Conclusion:
Ce chapitre a été dédié à la présentation des résultats de validation expérimentale de onduleur
réalisé, nous ont permis de confirmer, la fiabilité de onduleurs réalisé à travers des testes avec
les charges ( résistive ou/et inductive), L’association de ces onduleurs avec l’introduction de
la carte de commande (Arduino +la carte de commande), programmable en logiciel ArduinoC
a permis la simplification de la mise en œuvre de l’algorithme de la commande (plein onde,
MLI intersective) qui été adapté et appliqué aux différents types charges ( résistive ou/et
inductive).
47
Conclusion générale:
Dans le cadre de la préparation du Diplôme de Master en Electrotechnique, Ce travail vise à
présenter une étude théorique, simulation et réalisation pratique de l'onduleur monophasée la
mise en place de bancs d’essais expérimentaux, au niveau de l’Atelier du Département
d’Electrotechnique à l’Université Constantine 1.
Le mémoire est organisé en quatre chapitres, en plus d’une introduction. Dans le premier
chapitre, après la présentation nous avons présenté des notions générales sur les onduleurs et
ses stratégies de commande et les applications qui utilisaient l'onduleur.
Le deuxième chapitre a été consacré à expliquer le fonctionnement de la carte Arduino C’est
une carte d’évaluation à base de microcontrôleur (de la famille AVR), ainsi que de donner le
schéma de structure interne de la carte et la manière de la mise en œuvre de la programmation
de cette carte sous l’environnement de programmation Arduino C. Particularité de cette carte
avec l'aide de nombreuses ressources disponibles en ligne. Donc l'Arduino est un projet en
source ouverte (open source) peut profiter des ressources disponibles de trouver les réponses à
ses questions. Alors nous utilisons l'environnement pour crée un sketch, que l'objectif
principal de trouve ce dernier pour commander l'onduleur.
Le troisième chapitre est l'objet de cette étude traite la méthode de réalisation d’un onduleur
qui vise à faire obtenir une courant alternative à partir d’une tension continue
(redresseur+filetage). Lorsque nous avons commencé cette étude a simulé l'onduleur avec
SIMULINK/MATLAB, et discuter les résultats que nous les avons acquises. Ensuite, nous
passons à la partie la plus essentielle dans ce chapitre qui est de la réalisation d'onduleur, nous
détaillerons les différentes étapes de la réalisation de l’onduleur où parler de tous les
composants qui entrent dans cette réalisation, une fois les différentes cartes ont été réalisées,
nous collectons les parties pour obtenir la produit finale.
Le quatrième chapitre a été dédié à la présentation des résultats de validation expérimentale
d'onduleur réalisé à travers des testes avec les différents charges, Ainsi que l'application de
deux de commande (plein onde et MLI sinus-triangulaire).
Ce travail a mis en évidence l’importance de la réalisation pratique, il est vrai que les
systèmes de simulation nous aident, mais ne remplace l'expérience, donc, vous ne devriez pas
faire confiance trop sur les résultats des systèmes de simulations, parce que la connaissance
est base sur l'expérience.
ANNEXE
Première programme pour la commande plein onde
/*
la commande plien onde
*/
int commande = 13;
void setup() {
pinMode(commande, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(commande, HIGH);
delay(10);
digitalWrite(commande, LOW);
delay(10);
}
Deuxième programme pour la commande MLI
#include "avr/pgmspace.h"
#include "avr/io.h"
// table of 256 sine values / one sine period / stored in flash memory
PROGMEM prog_uchar sine256[ ] =
{
127,130,133,136,139,143,146,149,152,155,158,161,164,167,170,173,176,178,181,184,187,190,
192,195,198,200,203,205,208,210,212,215,217,219,221,223,225,227,229,231,233,234,236,238,
239,240,242,243,244,245,247,248,249,249,250,251,252,252,253,253,253,254,254,254,254,254,
254,254,253,253,253,252,252,251,250,249,249,248,247,245,244,243,242,240,239,238,236,234,
233,231,229,227,225,223,221,219,217,215,212,210,208,205,203,200,198,195,192,190,187,184,
181,178,176,173,170,167,164,161,158,155,152,149,146,143,139,136,133,130,127,124,121,118,
115,111,108,105,102,99,96,93,90,87,84,81,78,76,73,70,67,64,62,59,56,54,51,49,46,44,42,39,37,
35,33,31,29,27,25,23,21,20,18,16,15,14,12,11,10,9,7,6,5,5,4,3,2,2,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,2,2,3,
4,5,5,6,7,9,10,11,12,14,15,16,18,20,21,23,25,27,29,31,33,35,37,39,42,44,46,49,51,54,56,59,62,6
4,67,70,73,76,78,81,84,87,90,93,96,99,102,105,108,111,115,118,121,124
};
#define cbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) &= ~_BV(bit))
#define sbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) |= _BV(bit))
//
#define PWM_OUT_1 11 // PWM output on pin 11
#define PWM_OUT_2 10 // PWM output on pin 10
#define PWM_OUT_3 9 // PWM output on pin 9
#define POTEN_IN 0 // Potentiometer on pin 0
//
#define OFFSET_1 85 // Offset for second-phase
#define OFFSET_2 170 // Offset for third-phase
//
double dfreq;
const double refclk = 3921.56; // measured
const uint64_t twoTo32 = pow(2, 32); // compute value at startup and use as constant
//
// variables used inside interrupt service declared as voilatile
volatile uint8_t icnt; // var inside interrupt
volatile uint8_t icnt1; // var inside interrupt
A
volatile uint8_t c4ms; // counter incremented every 4ms
volatile uint32_t phase_accum; // pahse accumulator
volatile uint32_t tword_m; // dds tuning word m
//
//******************************************************************
void setup()
{
Serial.begin(115200); // connect to the serial port
//
pinMode(POTEN_IN,INPUT);
pinMode(PWM_OUT_1, OUTPUT); // PWM output / frequency output
pinMode(PWM_OUT_2, OUTPUT); // PWM output / frequency output
pinMode(PWM_OUT_3, OUTPUT); // PWM output / frequency output
//
// Setup the timers
setup_timer1();
setup_timer2();
//
// disable interrupts to avoid timing distortion
cbi (TIMSK0, TOIE0); // disable Timer0 !!! delay() is now not available
sbi (TIMSK2, TOIE2); // enable Timer2 Interrupt
//
dfreq = 50.0; // initial output frequency = 1000.0 Hz
tword_m = twoTo32 * dfreq / refclk; // calulate DDS new tuning word
}
//
void loop()
{
if (c4ms < 250) // timer / wait for a full second
{
c4ms = 0;
dfreq = analogRead(POTEN_IN); // read Poti on analog pin 0 to adjust output frequency from
0..1023 Hz
cbi (TIMSK2, TOIE2); // disble Timer2 Interrupt
tword_m = twoTo32 * dfreq / refclk; // calulate DDS new tuning word
sbi (TIMSK2, TOIE2); // enable Timer2 Interrupt
//
Serial.print(dfreq);
Serial.print(" ");
Serial.println(tword_m);
}
}
//****************
//******************************************************************
// timer1 setup
// set prscaler to 1, PWM mode to phase correct PWM, 16000000/(8*512) = 3921.16Hz
clock=4KHz
void setup_timer1(void)
{
A
B
// Timer1 Clock Prescaler to : 8
cbi (TCCR1B, CS10);
sbi (TCCR1B, CS11);
cbi (TCCR1B, CS12);
// Timer0 PWM Mode set to Phase Correct PWM
cbi (TCCR1A, COM1A0); // clear Compare Match
sbi (TCCR1A, COM1A1);
cbi (TCCR1A, COM1B0); // clear Compare Match
sbi (TCCR1A, COM1B1);
sbi (TCCR1A, WGM10); // Mode 1 / Phase Correct PWM
cbi (TCCR1A, WGM11);
cbi (TCCR1B, WGM12);
cbi (TCCR1B, WGM13);
}
//
//******************************************************************
// timer2 setup
// set prscaler to 1, PWM mode to phase correct PWM, 16000000/(8*512) = 3921.16Hz
clock=4KHz
void setup_timer2(void)
{
// Timer2 Clock Prescaler to : 8
cbi (TCCR2B, CS20);
sbi (TCCR2B, CS21);
cbi (TCCR2B, CS22);
// Timer2 PWM Mode set to Phase Correct PWM
cbi (TCCR2A, COM2A0); // clear Compare Match
sbi (TCCR2A, COM2A1);
sbi (TCCR2A, WGM20); // Mode 1 / Phase Correct PWM
cbi (TCCR2A, WGM21);
cbi (TCCR2B, WGM22);
}
//******************************************************************
// Timer2 Interrupt Service at 4KkHz = 255us
// this is the timebase REFCLOCK for the DDS generator
// FOUT = (M (REFCLK)) / (2 exp 32)
// runtime : 8 microseconds ( inclusive push and pop)
ISR(TIMER2_OVF_vect)
{
float val=(dfreq*8.6/24.8);
phase_accum += tword_m; // soft DDS, phase accu with 32 bits
icnt = phase_accum >> 24; // use upper 8 bits for phase accu as frequency information
OCR1A = pgm_read_byte_near(sine256 + icnt);
if (icnt1++ == 125) // increment variable c4ms every 4 milliseconds
{
c4ms++;
icnt1 = 0;
}
}
C
A
‫انًهخص‪:‬‬
‫ْزا انؼًم ٌُذسج ضًٍ انزسضٍش نًزكشح رخشج يبسزش فً انكٓشٔرقٍُخ‪ ،‬زٍث قًُب ثصُغ انًًٕج فً انٕسشخ انزبثؼخ نقسى‬
‫انكٓشٔرقًُ‪ ،‬خبيؼخ قسُطٍُخ‪.1‬‬
‫فً انفصم األٔل قًُب ثإػطبء ػًٕيٍبد زٕل انًًٕج ٔكزا طشقخ انزسكى ثّ‪ ،‬يغ ركش ثؼض إَٔاػّ ٔإسزخذيبرّ فً‬
‫انًٍذاٌ انصُبػً ‪ ٔ ،‬انفصم انثبًَ يخصص نششذ طشٌقخ ػًم انجطبقخ اسدٌُٕٔ انزً رسزٕي يؼبنح يٍ انؼبئهخ ( ‪)AVR‬‬
‫ٔكزا إػطبء سسًٓب انجٍبًَ ٔكٍفٍخ اسزخذاو ثٍئخ انجشيدخ ‪ Arduino C‬فً إٌدبد ثشَبيح نهزسكى فً انًًٕج ػجش ػذح‬
‫رسكًبد َزكش يُٓب ( ‪ )plein onde, MLI‬انجطبقخ اسدٌُٕٔ ( ‪ )Arduino‬رزًزغ ثًٍزح انصبدس انًفزٕزخ زٍث ًٌكُك‬
‫االطالع ػهى يٕاقغ االَزشاَذ انخبصخ ٔإٌدبد اإلخبثخ ػهى األسئهخ انًطشٔزخ ٔكزا رسٍم ثؼض ثشايدٓب ‪ ،‬انفصم انثبنث‬
‫ْٕ يسٕس ْزِ انذساسخ زٍث َذسس فً ثذاٌزّ انًًٕج ةثشَبيح انًسبكبح ‪ MATLAB‬زٍث َشسى يُسٍُبد شذح انزٍبس ‪،‬‬
‫َٔذسسٓب دساسخ سطسٍخ ‪ ،‬ثؼذ رنك َقٕو صُبػخ انًًٕج زٍث ششزُب فً ْزِ انًزكشح يخزهف انًشازم ٔانؼُبصش‬
‫االنكزشٍَٔخ انذاخهخ فً رشكٍجّ ‪ ،‬فً انفصم انشاثغ َثجذ َدبذ انؼًم انزدشٌجً ثزطجٍق ثؼض إَٔاع انزسكى ػهى زًٕنزٍٍ‬
‫األٔنى يقٕيخ ٔثبٍَخ يقٕيخ زثٍّ‪.‬‬
‫ٔفً األخٍش َقٕل‪،‬صسٍر أٌ َظى انًسبكبح رسبػذَب فً انؼًم انزدشٌت ْٔزا ال يػًُ أثذا االسزغُبء ػهى اندبَت انزطجٍقً‬
‫فبنزدشثخ رجقى دٔيب أسبس انًؼشفخ‪.‬‬
Résume:
Dans le cadre de la préparation du diplôme du maître dans l'électrotechnique, ce travail basé
sur la réalisation pratique de l'inverseur monophasé l'installation des bancs expérimentaux
d'essai, au niveau de l'atelier du département de l'électrotechnique à l'université Constantine 1.
Dans le premier chapitre, après la présentation nous avons présenté des concepts généraux sur
les inverseurs et ses stratégies d'ordre et des applications qui ont utilisé l'inverseur. Le deuxième
chapitre a été consacré pour expliquer l'opération du diagramme Arduino que c'est une carte
d'évaluation contenant le microcontrôleur (de famille AVR), et la façon de l'exécution de la
programmation de ce diagramme sous l'environnement de la programmation d'ArduinoC.
Le quatrième chapitre a été consacré à la présentation des résultats de la validation
expérimentale de l'inverseur produite par l'essai avec différent les charges,
Dans le troisième chapitre nous détaillerons les diverses étapes de la réalisation de l'inverseur
où parler au sujet de tous les composants qui écrivent cette réalisation.
Abstract:
Within the framework of the preparation of the Diploma of Master in Electrical engineering,
this work based on practical realization of the inverter single-phase the installation of
experimental test benches, on the level of the Workshop of the Department of Electrical
engineering at the University Constantine 1.
In the first chapter, after the presentation we presented general concepts on the inverters and
its strategies of order and the applications which used the inverter. The second chapter was
devoted to explain the operation of the chart Arduino It is an evaluation card containing
microcontroller (of family AVR), and the manner of the implementation of the programming
of this chart under the environment of ArduinoC programming.
The fourth chapter was dedicated to the presentation of the results of experimental validation
of inverter produced through test with different the loads,
In the third chapter we will detail the various stages of the realization of the inverter where to
speak about all the components which enter this realization.