Soutenance de thèse de Bourgeade Adrien (Equipe CODEx) / PhD defense of Bourgeade Adrien (CODEx team)

Adrien Bourgeade, doctorant au sein de l’équipe CODEx, soutiendra sa thèse intitulée :

« Optimisation de la commande par MLI d’un onduleur à deux niveaux »  / « PWM control optimization of a two-level inverter »

Le 21 octobre 2022 à 14h dans l’amphithéâtre du bâtiment S de l’École Centrale de Nantes. Accessible via zoom

Jury :

• Directeur de thèse : Malek GHANES
• Co-encadrant : Maurice FADEL Professeur au LAPLACE
• Rapporteurs : Stefano DI GENARRO Professeur au DISIM ; Pierre RIEDINGER Professeur au CRAN
• Autres membres : Mohamed DJEMAI Professeur au LAMIH; Xuefang LIN-SHI Professeure au Ampère; Olivier BETHOUX Professeur au GEEPS ; Jean-Pierre BARBOT Professeur au LS2N; Abdelkader BOUARFA Ingénieur en recherche et développement pour Renault;

Résumé :

Malgré les améliorations de topologies des convertisseurs DC/AC,l’onduleur à deux niveaux reste le « gold standard » dans l’industrie ceci pour de multiples raisons : simplicité, fiabilité, etc. Dans le cadre de cette thèse entre Centrale Nantes et Renault, de nouvelles commandes d’onduleur ont été développées afin d’améliorer les performances sans modifier la topologie du convertisseur. Pour cela, deux approches basées sur des commandes hors-ligne synchrones ont été proposées. Premièrement, celles qui relaxent la contrainte de symétrie angulaire entre phases, usuellement imposée au convertisseur. Deuxièmement, celles qui sont à porteuse triangulaire consistant à injecter une  séquence homopolaire de fréquence triple dans la modulante. La conséquence de cette approche est une généralisation de l’injection
d’harmonique classique de rang trois. Un calcul aux limites a permis de montrer l’existence d’une méthodologie facilement implantable, qui prend la forme d’une injection d’une dent de scie. Les deux approches revisitent les stratégies de commande par modulation de largeur d’impulsion (MLI) de la littérature grâce à des considérations simples à base de relaxation et d’extension de propriétés existantes. L’ensemble de ces stratégies améliorent significativement le taux de distorsion harmonique des tensions ou courants fournis par l’onduleur pour des fréquences de commutations synchrones faibles. Ces observations ont été réalisées en simulation et validées sur un banc expérimental de faible puissance.

Mots-clés :

MLI synchrone, Onduleur, Optimisation, Hors-ligne, Injection de séquence nulle

Abstract : 

Despite improvements in DC/AC converter topologies, the two-level inverter remains the « gold standard » in the industry for many reasons: simplicity, reliability, etc. In this thesis between Ecole Centrale and Renault, new inverter controls have been developed to improve the performance without modifying the converter topology. For this purpose, two approaches based on synchronous off-line controls have been proposed. Firstly, an angular symmetry relaxation between phases usually imposed on the converter. Secondly triangular carrier based strategies, meaning injecting a triple frequency homopolar sequence into the modulating signal. The consequence of this approach has given rise to a generalization of the classical third harmonic injection. A calculation extension has shown the existence of an easily implementable methodology, which takes the form of a sawtooth injection. Both approaches revisit the pulse width modulation (PWM) control strategies of the literature with simple considerations based on relaxation and extension of existing properties. The advantage of all these strategies is that they improve significantly the harmonic distortion rate of the voltages or currents supplied by the inverter for low synchronous switching frequencies. These observations have been done in simulation and validated on a low power experimental bench.

Keywords:

Synchronous PWM, Inverter, Optimization, Off-line, Signal injection.