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MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE
SCIENTIFIQUE
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UNIVERSITE FERHAT ABBAS – SETIF-1
UFAS (ALGERIE)
Faculté de Technologie
Présenté au département d’Electrotechnique
Pour l’obtention du diplôme de
Magister En Electrotechnique
Option : Commande Electrique
Par
Boubakeur ROUABAH
Thème
Commande d’un Convertisseur Multicellulaire Pour une
Application de Filtrage Actif
Soutenu le : 24/06/2012 devant la commission d’examen composée de :
Pr : Mohamed MOSTEFAI Président Université de Sétif (UFAS)
Pr : Lazhar RAHMANI Rapporteur Université de Sétif (UFAS)
Dr : Kamel Eddine HEMSAS Examinateur Université de Sétif (UFAS)
Dr : Mohamed Najib HARMAS Examinateur Université de Sétif (UFAS)
Sétif 2011-2012

Remerciements
Remerciements
Au nom d’Allah, le Tout - Miséricordieux, le Très - Miséricordieux
La louange est à Allah l’unique et la paix et le salut sur celui qui n’a point de messager après lui et
sur sa famille, ses compagnons et tous ceux qui suivent son chemin jusqu’au jour de la résurrection.
Je tiens, tout particulièrement, à exprimer ma profonde gratitude à Monsieur Lazhar RAHMANI
Professeur à l’Université de SETIF, pour ces conseils précieux ainsi que pour la confiance et l’aide
qu’il ma accordé pour mener ce travail à terme.
J’adresse mes sincères remerciements à Monsieur Mohamed MOSTFAI, Professeur à l’Université
de Setif, pour l’honneur qu’il nous a fait en acceptant d’être président du jury.
Je tiens à remercier également :
− Monsieur Mohamed Najib HARMAS, Maitre de Conférences à l’Université de Setif.
− Monsieur Kamel Eddine HEMSAS , Maitre de Conférences à l’Université de Setif
Pour avoir accepté d’examiner ce travail.
Mes remerciements vont aussi à l’ensemble de mes professeurs tout le long de ces années d’études.
Je voudrais aussi remercier tous les membres de ma famille, mes frères et mes chères sœurs.

Table de matière
Introduction générale .................................................................................................................. 1
I.Filtrage Actif Parallèle ............................................................................................................. 4
I.1.Introduction ........................................................................................................................... 4
I.2.Qualité de l’énergie électrique .............................................................................................. 4
I.3.Généralité sur les harmoniques ............................................................................................. 5
I.4.Origine des harmoniques ...................................................................................................... 5
I.4.1.1.Sources harmoniques identifiables ................................................................................. 5
I.4.1.2.Sources harmoniques non identifiables .......................................................................... 6
I.4.2.Caractéristiques des harmoniques ...................................................................................... 6
I.4.3.Mesure des harmoniques .................................................................................................... 7
I.4.4.Préventions et normes en vigueur ...................................................................................... 7
I.5.Effets des harmoniques ......................................................................................................... 9
I.6.Elimination des harmoniques ................................................................................................ 9
I.6.1.Solutions traditionnelles ................................................................................................... 10
I.6.2.Solutions modernes .......................................................................................................... 10
I.6.2.1.Filtres actifs ................................................................................................................... 11
I.6.2.1.1.Filtre actif parallèle(FAP) .......................................................................................... 11
I.6.2.1.2.Filtre actif séries(FAS) ............................................................................................... 11
I.6.2.1.3.Combinaison parallèle-série actif .............................................................................. 12
I.6.2.2.Alimentations sans interruption(UPS) .......................................................................... 12
I.6.2.3. FACTS ......................................................................................................................... 13
I.7.Conclusions ......................................................................................................................... 13
Bibliographie I .......................................................................................................................... 14
II.Convertisseurs multicellulaires séries .................................................................................. 15
II.1.Introduction ....................................................................................................................... 15

II.2.Topologie et principe de fonctionnement .......................................................................... 16
II.3.Onduleur multicellulaire à quatre niveaux ........................................................................ 18
II.4.Modélisation des convertisseurs multicellulaires série...................................................... 19
II.4.1.Modèle instantané ........................................................................................................... 19
II.5.Filtre actif à base de l’onduleur multicellulaire ................................................................. 20
II.5.1.Modèle instantané de la structure ................................................................................... 21
II.6.Dimensionnement des paramètres ..................................................................................... 23
II.6.1.Système de stockage de l’énergie ................................................................................... 24
II.6.2. Dimensionnement de la tension de référence du bus continu........................................ 24
II.6.3.Dimensionnement de la valeur de capacité du bus continu ............................................ 25
II.7.Régulation de la tension du bus continu ............................................................................ 25
II.7.1.Théorie de la puissance instantanée réactive .................................................................. 25
II.7.2.Calcule de .................................................................................................................. 27
II.8.Conclusion ......................................................................................................................... 28
Bibliographie ............................................................................................................................ 28
III.Commande par mode glissant d’un filtre actif multicellulaire ............................................ 31
III.1.Introduction ...................................................................................................................... 31
III.2.Définition de la commande par mode glissant ................................................................. 31
III.3.Choix de la surface de glissement .................................................................................... 32
III.4.Condition d’existence de convergence ............................................................................. 32
III.5.Détermination de la loi de commande .............................................................................. 32
III.6.Application de la commande par mode glissant sur l'onduleur multicellulaire triphasé à
trois cellules utilisé dans un système de filtrage de puissance actif ......................................... 35
III.7.Résultats de Simulation .................................................................................................... 37
III.7.1.Régime permanant ......................................................................................................... 37
III.7.2.Régime Dynamique ....................................................................................................... 39
III.7.2.1.Variation de la charge ................................................................................................ 39

III.7.2.2.Variation de la tension du bus continu ....................................................................... 40
III.7.2.3.Variation de la tension du réseau ............................................................................... 41
III.8.Conclusion ........................................................................................................................ 43
Bibliographie III ....................................................................................................................... 43
IV.Commande non linéaire d’un filtre actif triphasé à base d’un onduleur multicellulaire ..... 46
IV.1.Introduction ...................................................................................................................... 46
IV.2.Présentation de la méthode de linéarisation exacte .......................................................... 46
IV.2.1.Modélisation des systèmes non linéaire ........................................................................ 46
IV.2.2.Théorème ...................................................................................................................... 47
IV.2.3.Application de la commande par linéarisation exacte au filtre actif triphasé à base d’un
onduleur multicellulaire à trois cellules………………………………………………………48
IV.2.4.Boucle de régulation proportionnelle ............................................................................ 49
IV.2.5.Dynamiques du système ................................................................................................ 50
IV.2.6.Résultats de simulation ................................................................................................. 50
IV.2.6.1.Régime permanant. .................................................................................................... 50
IV.2.6.2.Régime dynamique. ................................................................................................... 52
IV.2.6.2.1.Variation de la charge. ............................................................................................ 52
IV.2.6.2.2.Variation de la tension de référence du bus continu ............................................... 53
IV.2.6.2.3.Variation de la tension du réseau ............................................................................ 54
IV.3.Présentation de la méthode directe de Lyapunov ............................................................. 55
IV.3.1.Stabilité locale est globale pour un système autonome par le théorème de Lyapunov .56
IV.3.2.Application à un onduleur multicellulaire triphasé à trois cellules pour une application
de filtrage actif ………………………………………………………………………………57
IV.3.3.Résultats de simulation ................................................................................................. 57
IV.3.3.1.Test de robustesse ...................................................................................................... 59
IV.3.3.1.1.Variation de la charge. ............................................................................................ 59
IV.3.3.1.2.Variation de la tension de référence du bus continu ............................................... 61
IV.3.3.1.3.Variation de la tension de réseau ............................................................................ 62