Convertisseur continu-continu à résonance type LCL : Modélisation, commande et dimensionnement

Abstract

La thèse s’inscrit dans le contexte de l’augmentation de la fréquence de découpage pour les convertisseurs Continu-continu. L’augmentation de la fréquence de découpage permet de réduire l’encombrement et d’améliorer les performances dynamiques des convertisseurs statiques. L’objectif poursuivi est la modélisation, le dimensionnement et la commande d’un prototype pour une puissance de 150W avec une fréquence voisine de 150KHz. Cette thèse est composée de quatre chapitres. Le premier est consacré à une présentation générale des structures des convertisseurs Continu-Continu à résonance. Nous y montrons l’intérêt de la commutation douce. Au cours de second chapitre, une structure de convertisseur Continu-continu à résonance est présentée. Elle permet la mise en œuvre de la commutation douce. Elle regroupe les avantages des convertisseurs à résonnance série et parallèle sans avoir à subir leur inconvénients. Cela est possible grâce à l’utilisation d’un circuit résonnant de troisième ordre contenant deux inductances et un condensateur montés en T (convertisseur LCL). La modélisation du convertisseur LCL dans le domaine temporel discret est étudiée. De même, les différentes caractéristiques sont déterminées. Ces caractéristiques montrent que le convertisseur LCL peut fonctionner à vide, en plein charge et en court-circuit. L’objectif du troisième chapitre est d’étudier le convertisseur LCL en régime dynamique, pour cela nous avons déterminé un modèle grand signal qui permet de prédire l’évolution temporelle des variables d’état seulement par la connaissance de leurs valeurs à l’instant initiale. Pour éliminer les effets des perturbations qui affectent les conditions de fonctionnement au point d’équilibre, trois méthodes sont présentées et validées par simulation à savoir : la commande par PID, la commande par retour d’état et la commande neuronale. Le quatrième chapitre est consacré au dimensionnement du convertisseur LCL et à l’étude de la commutation afin de maîtriser les paramètres qui interviennent sur les perturbations électromagnétiques.