doc num

R épublique A lgérienne D émocratique et P opulaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
U NIVERSITE DES S IENCES ET DE LA TECHN OLOGIE D ’O RAN
FACULTE DE GENIE ELECTRIQUE
DEPARTEMENT D’ELECTROTECHNIQUE
MEMOIRE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE MAGISTER
Option : COMMANDE INDUSTRIELLE DES ENTAINEMENTS ELECTRIQUES ET
DIAGNOSTICS
Présenté par :
ZEBIRI FOUAD
T HEME
S OUTENU 2012 D EVANT LE J URY
Mr. Mazari Benyounès
- Pr
(USTO)
P RESIDENT
Mr. Bourahla Mouhamed
- Pr (USTO) R
APPORTEUR
Mr. Bouhamida Mohamed - M.C (USTO)
E XAMINATEUR
Mr. Kouadri Benotmane - M.C (USTO) E XAMINATEUR
Mr. T aieb B rahimi Abdelhalim
- Pr (USTO) E
XAMINATEUR
PROMOTION 2008
CONTROLE NON LINEAIRE D’UN
ONDULEUR A TROIS NIVEAUX

MEMOIRE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE MAGISTER
EN GENIE ELECTROTECHNIQUE
Option: COMMANDE INDUSTRIELLE DES ENTAINEMENTS ELECTRIQUES ET
DIAGNOSTICS
Proposé et dirigé par :
- Pr. Bourahla Mouhamed
-Dr. Benghanem Mustapha
Présenté par : Zebiri fouad
Thème
CONTROLE NON LINEAIRE D’UN ONDULEUR A
TROIS NIVEAUX
Résumé
Dans ce travail, nous avons appliqué deux techniques de commande linéaire et non linéaire au compensateur
d’énergie réactive à base de l’onduleur triphasé trois-nivaux NPC.
Nous avons tout d’abord appliqué la linéarisation au sens entrée/sortie du modèle non linéaire de l’onduleur.
Ensuite, une fois le système linéarisé et découplé, nous avons pu procéder à sa stabilisation en utilisant un
correcteur de type PI. Cette technique de commande nous a ainsi permis d’atteindre l’objectif fixé en régime
permanent et au point de fonctionnement nominal, néanmoins, nous avons observé certaines limites des correcteurs
lors de variations des paramètres du système ou de perturbation du réseau ou de la source. C’est dans cette
perspective que nous nous sommes proposé d’établir la version adaptative de cette commande à base des régulateurs
flous. La version adaptative est donc pour but de prend en considération les incertitudes des paramètres du
système.
Mots clés : ASVC (Advanced Static Var Compensator), NPC (Neutral Point Clamping), control non linéaire

A VANT-PROPOS
J’adresse mes respectueux remerciements à monsieur M. BENGHANEM, M aître de
C onférences de L ’USTO ET M. BOURAHLA, P ROFESSEUR de L ’USTO, pour avoir suivi,
dirigé et accepté d’être les rapporteurs de ce mémoire.
J'exprime mes vifs remerciements à monsieur A. TAHRI, D octeur de L ’USTO, pour
son aide, ses conseils, et son encouragement durant la réalisation de ce travail.
Je tiens à remercier très profondément :
Monsieur B. MAZARI, P ROFESSEUR de L ’USTO D ’O RAN , pour sa participation au jury
de ce présent mémoire en tant que président. Messieurs : B. KOUADRI, Maître de
conférences de L ’USTO et M. BOUHAMIDA, Maître de conférences de L ’USTO, pour
avoir accepté de juger ce travail.
Je tiens à remercier l’ensemble des enseignants qui ont assuré notre formation tout
au long de mes années d’études.
Enfin, je dédie ce travail à toute ma famille, mes collègues et mes amis.
Z EBIRI F ouad

T ABLE DES MATIERES
I NTRODUCTION G ENERALE …………………………………………………………………….
01
C HAPITRE 1
Les Systèmes FACTS et les Méthode de Contrôle de la
Puissance Réactive
1.1. Introduction
……………………………..………………..……..…………………….......................................................................................
05
1.1.1 Correction du facteur de puissance……………………………………………………………...
05
1.1.2 Régulation de la tension…………………………………………………………………………
06
1.1.3 Equilibré les charges …………………………………………………………………………...
06
1.2 Compensateurs parallèles ……………………………………………………………………...
07
1.2.1 Compensateurs parallèles à base de thyristors…………………………………………………..
07
1.2.1.1 Compensateurs à inductance variable TCR ……………………………………………….
07
1.2.1.2 Compensateurs à capacité variable TSC…………………………………………………..
07
1.2.1.3 SVC (Static Var Compensator)……………………………………………………………
08
1.2.2 Compensateurs parallèles à base de GTO……………………………………………………….
09
1.2.2.2 Le compensateur statique d’énergie réactive de type avancé (ASVC)……………………
09
1.3 Compensateurs séries ……………………………………………………………………………
12
1.3.1 Compensateurs séries à base de thyristor………………………………………………………..
12
1.3.1.1 TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor)……………………………………………
12
1.3.2 Compensateurs séries à base de GTO ………...………………………………………………...
13
1.3.2.1 SSSC (Static Synchronous Series Compensator)………………………………………….
13
1.4 Compensateurs hybrides série – parallèle …………………………………………............
14
1.4.1 Compensateurs hybrides à base de thyristors…………………………………………………...
14
1.4.1.1 TCPAR (Thyristor Controlled Phase Angle Regulator)………………………………….
14
1.4.2 Compensateurs hybrides à base de GTO thyristors…………………………………………….
15
1.4.2.1 Variateur de charge universelle UPFC …………………………………………………...
15
1.5 Conclusion …………………………………………………………………..................................... 16
C HAPITRE 2
Commande du Compensateur Statique d'énergie Réactive
de Type Avancé par Découplage
2.1 Introduction ......................................................................................................................................
18
2.2 Circuit principal de l’ASVC …………………………………………………………………...
18
2.3 Principe de fonctionnement du compensateur …………………………………………...
20
2.4 Modélisation de l’onduleur associé au réseau …………………………………………... 21
2.4.1 Transformation de la partie A…………………………………………………………………...
21
2.4.2 Transformation de la partie B…………………………………………………………………...
22
2.4.3 Transformation de la partie C…………………………………………………………………...
22
2.4.4 Transformation de la partie D et E………………………………………………………………
24
2.5 Calcul des Puissance active et réactive instantanées de l’ASVC ……………..……...
25
2.5.1 calcul de puissance active ………………………………………………………………………
25
2.5.2 calcule de puissance réactive …………………………………………………………………...
26
2.6 Synthèse de la commande de l’ASVC …………………………………………………..
27

2.6.1 Synthèse des deux boucles du côté alternatif…………………………………………………..
27
*Réglage du correcteur PI du côté alternatif………………………………………………………
28
2.6.2 Synthèse de la boucle du côté continu…………………………………………………………..
29
*Réglage du correcteur PI du côté continu………………………………………………………..
30
2.7 Méthode de génération de la MLI …………………………………………………………...
30
2.7.1 Résultats de simulation pour l’onduleur trois niveaux contrôle par la commande MLI
triangulo sinusoïdale à deux porteuses………………………………………………………………...
33
2.8 Configuration du circuit de commande proposé ………………………………………...
35
2.9 Résultats de simulation ………………………………………………………………………….
36
2.9.1 Discussion ………………………………………………………………………………………
42
2.10 conclusion ………………………………………………………………………………………....
43
C HAPITRE 3 Commande non linéaire de l’ASVC
3.1 Introduction ………………………………………………………………………………………..
45
3.2 SYSTEMES MONO-ENTREE MONO-SORIE (SISO) ……………………………....
45
3.2.2 Degré relatif …………………………………………………………………………………….
46
3.2.2. Linéarisation exacte par retour d’état…………………………………………………………..
48
3.2.2.1. Forme normale……………………………………………………………………………
48
3.2.2.2. Retour d’état linéarisant…………………………………………………………………..
49
3.2.3. Linéarisation partielle par retour d'état…………………………………………………………
51
3.2.3.1. Forme normale……………………………………………………………………………
51
3.2.3.2. Retour d'état linéarisant…………………………………………………………………...
52
3.2.3.3. Dynamique interne………………………………………………………………………..
53
3.2.3.4. Dynamique des zéros……………………………………………………………………...
53
3.3 SYSTEME MULTI-ENTREE MULTI-SORTIE (MIMO) …………………………..
54
3.3.1. Degré relatif vectoriel…………………………………………………………………………..
55
3.3.2. Linéarisation exacte par retour d'état…………………………………………………………..
56
3.3.2.1. Forme normale……………………………………………………………………………
56
3.3.2.2. Retour d'état linéarisant…………………………………………………………………..
57
3.3.4. Linéarisation partielle par retour d'état…………………………………………………………
58
3.3.4.1. Forme normale……………………………………………………………………………
59
3.3.4.2. Retour d'état linéarisant…………………………………………………………………..
59
3.3.4.3. Dynamique interne et dynamique des zéros………………………………………………
60
3.4 Application de la commande non linéaire au compensateur ASVC ………………
61
3.4.1 Les sorties régulées et les critères de commandes ……………………………………………...
63
3.4.1.1 Degré relatif…………………………………………………………………………………..
61
a. Degré relatif de courant réactif …………………………………………………………………
64
b. Degré relatif de tension continu ………………………………………………………………
64
3.5 Configuration du circuit de commande proposé ………………………………………... 67
3.6 Résultats de simulation ………………………………………………………………………….
68
3.6.1 Discussion ………………………………………………………………………………………
74
3.7 Conclusion …………………………………………………………………………………………
75
C HAPITRE 4 Commande non linéaire adaptative