Modélisation et commande hybrides d’un onduleur multiniveaux monophasé

Présentation au sujet: "Modélisation et commande hybrides d’un onduleur multiniveaux monophasé"— Transcription de la présentation:

1 Modélisation et commande hybrides d’un onduleur multiniveaux monophasé
Laboratoire Ampère Unité Mixte de Recherche CNRS Génie Électrique, Électromagnétisme, Automatique, Microbiologie environnementale et Applications Modélisation et commande hybrides d’un onduleur multiniveaux monophasé

2 Objectifs du travail Modélisation d’un système physique à topologie variable Un modèle par mode de configuration Modèle explicite standard Commande prédictive Application: convertisseur multiniveaux lié à une charge RL Objectif: asservir le courant au niveau de la charge Mise en oeuvre: banc expérimental, carte dSpace

3 Plan de la présentation
Méthodes de modélisation des SDH Modélisation Bond Graph d’un onduleur multiniveaux Commande prédictive d’un onduleur multiniveaux Résultats expérimentaux Conclusion et perspectives

4 Plan de la présentation
Méthodes de modélisation des SDH Modélisation Bond Graph d’un onduleur multiniveaux Commande prédictive d’un onduleur multiniveaux Résultats expérimentaux Conclusion et perspectives

5 Méthodes de modélisation des SDH
Deux approches de modélisation Approche Discret/Continu Réseaux de Petri mixtes Automates hybrides Automates à états finis Approche Continu/Discret Équations différentielles Formulation hamiltonienne et graphes d’interconnexion de ports Bond Graph commuté

6 Plan de la présentation
Méthodes de modélisation des SDH Modélisation Bond Graph d’un onduleur multiniveaux Commande prédictive d’un onduleur multiniveaux Résultats expérimentaux Conclusion et perspectives

7 Modélisation Bond Graph d’un onduleur multiniveaux
Formulation implicite de l’équation de structure de jonction Vue d’ensemble de la représentation Bond Graph

8 Modélisation Bond Graph d’un onduleur multiniveaux
Application: onduleur multiniveaux

9 Modélisation Bond Graph d’un onduleur multiniveaux
Objectif: représentation générale des modes de configurations Configuration de référence: maximiser les éléments de stockage en causalité intégrale: u1=u2=u3 =0

10 Modélisation Bond Graph d’un onduleur multiniveaux
Expression des sorties de la jonction en fonction des entrées

11 Modélisation Bond Graph d’un onduleur multiniveaux
Détermination du modèle d’état explicite Changement de configuration Configuration:u1=u2=0,u3=1 Définition de la matrice des états des interrupteurs Acceptabilité de la configuration: Avec u1=u2=u3 =0

12 Modélisation Bond Graph d’un onduleur multiniveaux
Forme explicite standard Définition des matrices liant les variables dépendant du mode de configuration: Sij (Λ) Équation d’état explicite standard

13 Plan de la présentation
Méthodes de modélisation des SDH Modélisation Bond Graph d’un onduleur multiniveaux Commande prédictive d’un onduleur multiniveaux Résultats expérimentaux Conclusion et perspectives

14 Commande hybride d’un onduleur multiniveaux
Évolution des tensions aux bornes des condensateurs E2(v) E1(v)

15 Commande hybride d’un onduleur multiniveaux
Niveaux de tensions aux bornes de la charge suivant la configuration Choix des tensions aux bornes des condensateurs Configuration classique: répartir également les tensions sur les transistors Binaire compet1 et 2: avoir 8 niveaux de tensions aux bornes de la charge

16 Commande hybride d’un onduleur multiniveaux
Modèle hybride de l’ensemble onduleur - charge RL Évolution du système dans l’espace d’état à 3 dimensions: trajectoires rectilignes sur l’horizon de temps de calcul Algorithme de commande Distance entre consigne et les 8 directions d’évolution

17 Commande hybride d’un onduleur multiniveaux
Problème: facteur d’échelle des variables physiques Normaliser l’espace d’état avant de choisir l’application du vecteur Calcul des variations des variables d’état Définition du vecteur normalisé Variation du facteur de pondération selon la poursuite privilégiée Minimaliser la distance entre le vecteur normalisé et le vecteur consigne

18 Commande hybride d’un onduleur multiniveaux
Présentation du banc expérimental Drivers: transformer le signal optique en signal électrique Alimentation des drivers à 12V DC Transistors: MOS Charge RL: R=33Ohm, L=50mH Deux capacités: C1=C2= 33µF Deux alimentations à 60V chacune avec un point milieu Un algorithme C implanté sur la carte dSpace 1104 Une carte FPGA qui envoie la commande via les fibres optiques et qui gère les temps morts

19 Plan de la présentation
Méthodes de modélisation des SDH Modélisation Bond Graph d’un onduleur multiniveaux Commande prédictive d’un onduleur multiniveaux Résultats expérimentaux Conclusion et perspectives

20 Résultats expérimentaux
Configuration1:

21 Résultats expérimentaux
Configuration1:

22 Résultats expérimentaux
Configuration2:

23 Résultats expérimentaux
Configuration3:

24 Plan de la présentation
Méthodes de modélisation des SDH Modélisation Bond Graph d’un onduleur multiniveaux Commande prédictive d’un onduleur multiniveaux Résultats expérimentaux Conclusion et perspectives

25 Conclusions Méthode systématique de modélisation des SDH:
Synthèse d’une commande prédictive qui permet d’asservir conjointement le courant et les tensions Choix des tensions aux bornes des condensateurs suivant les besoins Normalisation de l’espace d’état Étude expérimentale

26 Perspectives Application de l’ approche de modélisation sur d’autres SDH Passer de la stratégie mono coup à une stratégie multi coups Essayer d’autres techniques de commande Synthétiser un observateur pour minimiser le nombre de capteurs

27 Merci pour votre attention