Ppt ines f

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ONDULEUR TRIPHASé-INVERTER 3PHASE

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Ppt ines f

  1. 1. 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
  2. 2. 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
  3. 3. Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion 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)
  4. 4. Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives 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 SEATECH Problématique Cahier des charges
  5. 5. Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives Présentation générale 4 … Convertisseur de fréquence VGP Générateur photovoltaique Motopompe VAC Problématique (DV51) (EBARA PRA050T)(5 panneaux photovoltaïques de type KANEKA K60) f Vo Commande seulement en mode scalaire :variation o Commande est assurée par un seul microcontrôleur o Ce convertisseur ne peut pas gérer les 5 panneaux photovoltaïques existants Présentation du SEATECH Problématique Cahier des charges  La station de pompage photovoltaïque
  6. 6. Présentation du SEATECH Problématique Cahier des charges Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives Présentation générale 5… Générateur photovoltaïque Motopomp e Hacheur Onduleur VGP VDC VAC Cahier des charges  La station de pompage désirée Commande par une carte de développement
  7. 7. Description de l’onduleur Commande MLI vectorielle sous Simulink Simulation des résultats Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives Modélisation et stratégie de commande 6… Description de l’onduleur  Lien entre les différentes séquences, les vecteurs de tension et l’état des transistors
  8. 8. Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives Description de l’onduleur Commande MLI vectorielle sous Simulink Simulation des résultats 7… Modélisation et stratégie de commande Commande MLI vectorielle sous Simulink  Représentation dans le repère(α, β)
  9. 9. Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives Description de l’onduleur Commande MLI vectorielle sous Simulink Simulation des résultats 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. Modélisation et stratégie de commande Commande MLI vectorielle sous Simulink
  10. 10. Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives Description de l’onduleur Commande MLI vectorielle sous Simulink Simulation des résultats 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 3 0 2 1 2 1 1 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 Modélisation et stratégie de commande Commande MLI vectorielle sous Simulink 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
  11. 11. Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives 10… Description de l’onduleur Commande MLI vectorielle sous Simulink Simulation des résultats 0 3   1S 2 3 3    2S2 3    3S 4 3    4S4 5 3 3    5S5 2 3    6S Détérmination des secteurs selon L’angle θ a pour formule: Modélisation et stratégie de commande Commande 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 5 3 0    3 2 3        3 2 3 4   3 5 3 4    
  12. 12. 11… Description de l’onduleur Commande MLI vectorielle sous Simulink Simulation des résultats Ts : La période de commutation de l’onduleur T1:Temps d'application du vecteur V1   VV E T T s 33 2 1  V E T T s  32 )30cos(2 2 o s ref V T T V  x T T V s ref  1 1 V 0 3   1S 2 3 3    2S2 3    3S 4 3    4S4 5 3 3    5S6S )60cos(2 2 o s V T T x  Calcul de T1 et T2: Secteur1 Modélisation et stratégie de commande Commande MLI vectorielle sous Simulink Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives 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
  13. 13. Description de l’onduleur Commande MLI vectorielle sous Simulink Simulation 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 V E Ts X  3   VV E Ts Y 33 2    VV E Ts Z 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 Commande MLI vectorielle sous Simulink Modélisation et stratégie de commande Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives 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. 14. 13 Description de l’onduleur Commande MLI vectorielle sous Simulink Simulation des résultats 2 1   iis aon TTT t 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 Modélisation et stratégie de commande Commande MLI vectorielle sous Simulink Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives 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
  15. 15. 14… Description de l’onduleur Commande MLI vectorielle sous Simulink Simulation des résultats Simulation des résultats Modélisation et stratégie de commande Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives  Modélisation sous Simulink  Signaux MLI  Tensions composées à la sortie de l’onduleur  Courants de sortie de l’onduleur
  16. 16. Démarches pour la réalisation Schéma synoptique de la conception Choix techniques des matériels et des outils logiciels Implémentation du code Réalisation 15… Carte de développement Circuit d’isolation galvanique Driver Circuits nécessaires au fonctionnement des transistors Transistors Partie Commande Partie Puissance Schéma synoptique de la conception Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives
  17. 17. 16 … Schéma synoptique de la conception Choix techniques des matériels et des outils logiciels Implémentation du code Réalisation Nom de la carte E/S numériques Entrées analogiqu es PWM Prix (dt) Yun(Atmega32u4) 20 12 7 180 Uno(Atmega328p) 14 6 6 65 Leonardo(Atmega32u4) 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 développement Isolation galvanique Driver Transistors Carte Arduino UNO Carte de développement ? Choix techniques des matériels et des outils logiciels Démarches pour la réalisation Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives
  18. 18. 17 … Caractéristiques Fibre optique Transformateur 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 Carte de développement Isolation galvanique Driver Transistors Opto-coupleur Isolation Galvanique ? Choix techniques des matériels et des outils logiciels Démarches pour la réalisation Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives Schéma synoptique de la conception Choix techniques des matériels et des outils logiciels Implémentation du code Réalisation
  19. 19. 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 Carte de développement Isolation galvanique Driver Transistors IR2130 Driver ? Choix techniques des matériels et des outils logiciels Démarches pour la réalisation Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives Schéma synoptique de la conception Choix techniques des matériels et des outils logiciels Implémentation du code Réalisation Notion du Deadtime Caractéristiques
  20. 20. 19 … Composants BJT MOSFET GTO IGBT Caractéristiques 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 Carte de développement Isolation galvanique Driver Transistors IGBT Transistors ? Choix techniques des matériels et des outils logiciels Démarches pour la réalisation Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives Schéma synoptique de la conception Choix techniques des matériels et des outils logiciels Implémentation du code Réalisation
  21. 21. 20 … Opto- coupleur4N25 IR2130 Choix techniques des matériels et des outils logiciels Démarches pour la réalisation Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives Schéma synoptique de la conception Choix techniques des matériels et des outils logiciels Implémentation du code Réalisation ArduinoUno IRG4PC30DRésistances 1/4W Résistances 5W Condensateurs polarisés MZP4740A Diodes 10A06 Diodes 1N4148 CD4009 Condensateurs céramiques
  22. 22. Introduction Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives 20 … Schéma synoptique de la conception Choix techniques des matériels et des outils logiciels Implémentation du code Réalisation 21 … MCF Horloge de référence Accumulateur de phase ( ∑ ) Conversion phase-Amplitude DAC Filtre n refclk s f MCFf 2  Implémentation du code Technique DDS: Démarches pour la réalisation frefclk :fréquence de l’horloge de référence n: nombre de bits de l’accumulateur de phase fs :fréquence de sortie du DDS fs
  23. 23. Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives 22 … Logigramme du programme Implémentation du code Schéma synoptique de la conception Choix techniques des matériels et des outils logiciels Implémentation du code Réalisation
  24. 24. Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives 23 … Schéma synoptique Choix techniques des matériels et des outils logiciels Implémentation du code Réalisation
  25. 25. Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives 24… Implémentation du code Démarches pour la réalisation Schéma synoptique Choix techniques des matériels et des outils logiciels Implémentation du code Réalisation
  26. 26. Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives 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 Démarches pour la réalisation Schéma synoptique de la conception Choix techniques des matériels et des outils logiciels Implémentation du code Réalisation Carte Arduino Réalisation
  27. 27. 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. Introduction Présentation générale Modélisation et stratégie de commande Démarches pour la réalisation Conclusion et Perspectives 27 … les résultats Conclusion et perspectives
  28. 28. Merci de votre attention

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