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

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)

Introduction
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.
Problématique
Cahier des charges

Introduction
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
Problématique
Cahier des charges
 La station de pompage photovoltaïque

Problématique
Cahier des charges
Introduction
5…
Générateur
photovoltaïque
Motopomp
e
Hacheur Onduleur
VGP VDC
VAC
Cahier des charges
 La station de pompage désirée
Commande par
une carte de
développement

Description de l’onduleur
Commande MLI vectorielle sous Simulink
Simulation des résultats
Introduction
6…
 Lien entre les différentes séquences, les vecteurs de tension et l’état des transistors

Introduction
7…
 Représentation dans le repère(α, β)

Introduction
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.

Introduction
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
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

Introduction
10…
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:
θ
Si S1 S2 S3 S4 S5 S6
Calcul de T1 et T2.
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 




11…
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
Introduction
T2:Temps d'application du vecteurV2
Calcul de T1 et T2.
v des taon, tbon et tcon.
Génération des Sa, Sb et Sc

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
Introduction
Calcul de T1 et T2,

13
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
Introduction
Calcul de T1 et T2

14…
Introduction
 Modélisation sous Simulink  Signaux MLI
 Tensions composées à la sortie de l’onduleur  Courants de sortie de l’onduleur

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
Introduction

16 …
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 ?
Introduction

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
Driver
Transistors
Opto-coupleur
Isolation Galvanique ?
Introduction
Réalisation

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
Driver
Transistors
IR2130
Driver ?
Introduction
Réalisation
Notion du Deadtime
Caractéristiques

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
Driver
Transistors
IGBT
Transistors ?
Introduction
Réalisation

20 …
Opto-
coupleur4N25
IR2130
Introduction
Réalisation
ArduinoUno IRG4PC30DRésistances 1/4W
Résistances 5W
Condensateurs polarisés
MZP4740A
Diodes
10A06
Diodes 1N4148
CD4009
Condensateurs
céramiques

Introduction
20 …
Réalisation
21 …
MCF
Horloge de
référence
Accumulateur
de phase ( ∑ )
Conversion
phase-Amplitude
DAC Filtre
n
refclk
s
f
MCFf
2

Technique DDS:
frefclk :fréquence de l’horloge de référence
n: nombre de bits de l’accumulateur de
phase
fs :fréquence de sortie du DDS
fs

Introduction
22 …
Logigramme du programme
Réalisation

Introduction
23 …
Schéma synoptique
Réalisation

Introduction
24…
Schéma synoptique
Réalisation

Introduction
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
Réalisation
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.
Introduction
27 …
les résultats
Conclusion et perspectives

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