Ppt ines f

Etude et réalisation d’un onduleur triphasé

Présenté par: Garnaoui Ines

Devant le jury:

Mr MAMI Abdelkader Président Mr OTHMANI Hichem Encadrant FST Mr MEZGHANI Dhafer Encadrant Seatech Mr MEZOUGHI Dhia Examinateur

Projet de Fin d’Etudes

Réalisé en collaboration avec: Seatech

Année Universitaire 2014~2015

En vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur en électronique

Plan de la présentation

1 …

• Introduction

• Présentation générale

•Modélisation et stratégie de commande

•Démarches pour la réalisation

• Conclusion et perspectives

II

IV

V

I

III

IntroductionPrésentation généraleModélisation et stratégie de commandeDémarches pour la réalisationConclusion et Perspectives

Introduction

2 …

Depuis longtemps , les applications des convertisseurs statiques (redresseurs, hacheurs, gradateurs, onduleurs ou leurs associations ) sont nombreuses (Alimentation à découpage, ascenseurs, lave-linge…). Pour être rigoureux, prenons l’exemple de l’onduleur dans le cas des variateurs de vitesse des machines alternatives dans une station de pompage. Un variateur de vitesse assure l’irrigation d’une façon pratique en contrôlant la vitesse du fonctionnement de la motopompe selon nos choix et besoins(accélérer, décélérer la vitesse du fonctionnement de la motopompe, freiner le fonctionnement)


Présentation générale

3 …

Présentation du SEATECH

Seatech est un bureau d’étude électronique fondé depuis 2005. Il est spécialisé dans:

la conception électronique le développement embarqué la réalisation des cartes électroniques la réparation de tout type de panne sur les matériels

électroniques industriels et domestiques.

Présentation du SEATECHProblématiqueCahier des charges



4 …

Convertisseur de fréquenceVGP

Générateur photovoltaique Motopompe

VAC

Problématique

(DV51) (EBARA PRA050T)(5 panneaux photovoltaïques de

type KANEKA K60)

f

Vo Commande seulement en mode scalaire :variationo Commande est assurée par un seul microcontrôleuro Ce convertisseur ne peut pas gérer les 5 panneaux photovoltaïques

existants


La station de pompage photovoltaïque




5…

Générateur photovoltaïque

Motopompe

Hacheur Onduleur VGP VDC

VAC

Cahier des charges

La station de pompage désirée

Commande par une carte de développement

Description de l’onduleurCommande MLI vectorielle sous SimulinkSimulation des résultats


Modélisation et stratégie de commande

6…

Description de l’onduleur

Lien entre les différentes séquences, les vecteurs de tension et l’état des transistors


Description de l’onduleur Commande MLI vectorielle sous SimulinkSimulation des résultats

7…


Commande MLI vectorielle sous Simulink Représentation dans le repère(α, β)



8…

Etapes à suivre

Etape1 : Détermination des tensions de références Vα, Vβ.

Etape2 : Détermination des secteurs.

Etape3 :Calcul de T1 et T2.

Etape4 :Calcul des variables X, Y et Z.

Etape5 : Détermination des rapports cycliques taon, tbon et tcon.

Etape6 : Génération des séries des impulsions Sa, Sb et Sc.


Commande MLI vectorielle sous Simulink



9…

co

bo

ao

cn

bn

an

V

V

V

V

V

V

211

121

112

3

1

cn

bn

an

V

V

V

V

V

2

3

2

30

2

1

2

11

3

2

D’après la formule de passage d’un système triphasé à un système biphasé tout en respectant le transfert de puissance :

Détérmination de Vα et Vβ



Détermination des tensions Vα, Vβ.Détermination des secteurs.Calcul de T1 et T2,Calcul des variables X, Y et Z.Détermination des taon, tbon et tcon.Génération des Sa, Sb et Sc


10…


0

3

1S 2

3 3

2S23

3S 4

3

4S4 5

3 3

5S5 23

6S

Détérmination des secteurs selon

L’angle θ a pour formule:

Modélisation et stratégie de commandeCommande MLI vectorielle sous Simulink

θ

Si S1 S2 S3 S4 S5 S6

Détermination des tensions Vα, Vβ.Détermination des secteurs.Calcul de T1 et T2.Calcul des variables X, Y et Z.Détérmination des taon, tbon et tcon.Génération des sSa, Sb et Sc

)arctan(

V

V

2

3

53

0

3

2

3

3

23

4 3

5

3

4

11…


Ts : La période de commutation de l’onduleur

T1:Temps d'application du vecteur V1 VV

E

TT s 33

21

VE

TT s 32

)30cos(22 o

sref V

T

TV

xT

TV

sref 1

1 V

0

3

1S 2

3 3

2S23

3S 4

3

4S4 5

3 3

5S6S

)60cos(22 o

s

VT

Tx

Calcul de T1 et T2: Secteur1



T2:Temps d'application du vecteurV2

Détermination des tensions Vα, Vβ.Détermination des secteurs.Calcul de T1 et T2.Calcul des variables X, Y et Z.v des taon, tbon et tcon.Génération des Sa, Sb et Sc

Description de l’onduleurCommande MLI vectorielle sous SimulinkSimulation des résultats

12 …

Secteur Ti Ti+1

1 -Z X

2 Y Z

3 X -Y

4 Z -X

5 -Y -Z

6 -X Y

VE

TsX 3

VVE

TsY 33

2

VVE

TsZ 33

2

En effectuant le même calcul pour chaque secteur. Le temps d'application des vecteurs peut être lié aux variables X, Y, Z suivants:

Détérmination des X, Y et Z




Détermination des tensions Vα, Vβ.Détermination des secteurs.Calcul de T1 et T2,Calcul des variables X, Y et Z.Détérmination des taon, tbon et tcon.Génération des sSa, Sb et Sc

13 …


21

iisaon

TTTt iaonbon Ttt 1 ibon Ttt

con

Secteur 1 2 3 4 5 6

Impulsions

Sa taon tbon tcon tcon tbon taon

Sb tbon taon taon tbon tcon tcon

Sc tcon tcon tbon taon taon tbon

Détérmination des rapports cycliques et génération des impulsions



Détermination des tensions Vα, Vβ.Détermination des secteurs.Calcul de T1 et T2 Calcul des variables X, Y et Z.Détérmination des taon, tbon et tcon.Génération des sSa, Sb et Sc

14…


Simulation des résultats



Modélisation sous Simulink Signaux MLI

Tensions composées à la sortie de l’onduleur Courants de sortie de l’onduleur

Démarches pour la réalisation

Schéma synoptique de la conceptionChoix techniques des matériels et des outils logicielsImplémentation du codeRéalisation

15…

Carte de développement

Circuit d’isolation galvanique

DriverCircuits nécessaires au fonctionnement des transistors

Transistors

Partie Commande Partie Puissance

Schéma synoptique de la conception


16 …


Nom de la carte

E/S

numériques

Entrées

analogi

ques

PWM

Prix

(dt)

Yun(Atmega32u4) 20 12 7 180

Uno(Atmega328p) 14 6 6 65

Leonardo(Atmega32u

4)

20 12 7 75

Duemilanove

(Atmega168/328p)

14 6 6 80

Diecimila(Atmega168

)

14 6 6 80

Nano (Atmega168) 14 8 6 100

Mega(Atmega1280) 54 16 15 100

Due (Atmel

SAM3X8E)

54 12 12 120

Carte de développementIsolation galvaniqueDriverTransistors

Carte Arduino UNO

Carte de développement ?

Choix techniques des matériels et des outils logicielsDémarches pour la réalisation


17 …

Caractéristiques

Fibre

optique

Transformateu

r d’impulsion

Opto-

coupleur

Variation >100KV/

µs

Jusqu’à

100KV/µs

Jusqu’à 50

KV/µs

Tension

d’utilisation

>10KV >10KV Environ

1200V

maximum

Temps de

propagation

Faible

10ns à100ns

100ns à 1µs

Possibilité

d’intégration dans

les cartes

non

oui

oui

dt

dV


Opto-coupleur

Isolation Galvanique ?Choix techniques des matériels et des outils logiciels




18…

Driver

L6386

L6387

IR 2130

-Possibilité de

commander 2 transistors

-Les sorties sont isolées

pour éviter le court-circuit.

-Temps de commutation

est de 50-30ns.

-Même

caractéristiques que le

L6386 juste ayant la

différence qu’il ne

présente pas de

protection interne.

- Possibilité de

commander les 6

transistors

-Temps de

commutation 675ns,

-Un temps mort

(Deadtime)

-Nécessité

d’inversion logique


IR2130

Driver ?

Choix techniques des matériels et des outils logiciels




Notion du Deadtime

Car

ac

téri

sti

qu

es

19 …

Composants BJT MOSFET GTO IGBTCaractéristique

s

Gamme de puissance

apparente (kW)

10à 103

10à 102 104 à 108 101 à 103

Pertes en conduction

Faible Elevée Faible Moyenne

Pertes en commutation

Elevée Faible Elevée Moyenne


IGBT

Transistors ?





20 …

Opto-coupleur4N25

IR2130





Ard

uin

o U

no

IRG4PC30DRésistances 1/4W

Résistances 5W

Condensateurs polarisés

MZP4740A

Diodes 10A06

Diodes 1N4148

CD4009

Condensateurs céramiques

IntroductionModélisation et stratégie de commandeDémarches pour la réalisationConclusion et Perspectives

20 …


21 …

MCF

Horloge de référence

Accumulateur de phase ( ∑ )

Conversion phase-Amplitude

DAC Filtre

n

refclks

fMCFf

2

Implémentation du codeTechnique DDS:


frefclk :fréquence de l’horloge de référence

n: nombre de bits de l’accumulateur de phase

fs :fréquence de sortie du DDS

fs


22 …

Logigramme du programme Implémentation du code



23 …

Schéma synoptiqueChoix techniques des matériels et des outils logicielsImplémentation du codeRéalisation


24…

Implémentation du code


Schéma synoptiqueChoix techniques des matériels et des outils logicielsImplémentation du codeRéalisation


26…

Carte de l’inverseur, d’opto-coupleurs et

d’IR2130

Carte de puissance

Alimentation stabilisée

Support d’une boite

d’alimentation d’un ordinateur

contenant les IGBTs



Carte Arduino

Réalisation

L’élaboration de ce travail nous a permis d’: Approfondir nos connaissances théoriques, d’acquérir une bonne

expérience au niveau de la réalisation pratique dans le domaine d’électronique.

Apprendre comment gérer le stress devant les contraintes envisagées.Les inconvénients de cet onduleur:o Présence des parasites.o Tensions non sinusoïdales. Nouvelles perspectives de recherche : Etude et l’utilisation d’un filtre bien dimensionné. Utilisation d’autres techniques de commande. Etude pour le refroidissement des IGBTs et du radiateur. De ce fait et étant en perpétuelle évolution, le domaine de l’électronique ou d’électrotechnique nécessite une continuité dans les recherches scientifiques.


27 …

les résultats

Conclusion et perspectives

Merci de votre attention

Ppt ines f

Engineering

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