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1Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Laboratoire Ampère Unité Mixte de Recherche CNRS Génie Électrique, Électromagnétisme, Automatique, Microbiologie environnementale.

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1 1Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Laboratoire Ampère Unité Mixte de Recherche CNRS Génie Électrique, Électromagnétisme, Automatique, Microbiologie environnementale et Applications Modélisation et commande hybrides dun onduleur multiniveaux monophasé

2 2Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Objectifs du travail q Modélisation dun système physique à topologie variable Un modèle par mode de configuration Modèle explicite standard q 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 3Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Plan de la présentation q Méthodes de modélisation des SDH q Modélisation Bond Graph dun onduleur multiniveaux q Commande prédictive dun onduleur multiniveaux q Résultats expérimentaux q Conclusion et perspectives

4 4Présentation SDH du 17 Janvier 2007 q Méthodes de modélisation des SDH q Modélisation Bond Graph dun onduleur multiniveaux q Commande prédictive dun onduleur multiniveaux q Résultats expérimentaux q Conclusion et perspectives Plan de la présentation

5 5Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Méthodes de modélisation des SDH q 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 dinterconnexion de ports –Bond Graph commuté

6 6Présentation SDH du 17 Janvier 2007 q Méthodes de modélisation des SDH q Modélisation Bond Graph dun onduleur multiniveaux q Commande prédictive dun onduleur multiniveaux q Résultats expérimentaux q Conclusion et perspectives Plan de la présentation

7 7Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Modélisation Bond Graph dun onduleur multiniveaux q Formulation implicite de léquation de structure de jonction Vue densemble de la représentation Bond Graph

8 8Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Modélisation Bond Graph dun onduleur multiniveaux q Application: onduleur multiniveaux

9 9Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Modélisation Bond Graph dun onduleur multiniveaux q Objectif: représentation générale des modes de configurations q Configuration de référence: maximiser les éléments de stockage en causalité intégrale: u1=u2=u3 =0

10 10Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Modélisation Bond Graph dun onduleur multiniveaux q Expression des sorties de la jonction en fonction des entrées

11 11Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Modélisation Bond Graph dun onduleur multiniveaux q Détermination du modèle détat explicite q 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 12Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Modélisation Bond Graph dun onduleur multiniveaux q Forme explicite standard Définition des matrices liant les variables dépendant du mode de configuration: Sij (Λ) Équation détat explicite standard

13 13Présentation SDH du 17 Janvier 2007 q Méthodes de modélisation des SDH q Modélisation Bond Graph dun onduleur multiniveaux q Commande prédictive dun onduleur multiniveaux q Résultats expérimentaux q Conclusion et perspectives Plan de la présentation

14 14Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Commande hybride dun onduleur multiniveaux q Évolution des tensions aux bornes des condensateurs E1(v) E2(v)

15 15Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Commande hybride dun onduleur multiniveaux q 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 16Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Commande hybride dun onduleur multiniveaux q Modèle hybride de lensemble onduleur - charge RL q Évolution du système dans lespace détat à 3 dimensions: trajectoires rectilignes sur lhorizon de temps de calcul q Algorithme de commande Distance entre consigne et les 8 directions dévolution

17 17Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Commande hybride dun onduleur multiniveaux Problème: facteur déchelle des variables physiques Normaliser lespace détat avant de choisir lapplication du vecteur –Calcul des variations des variables détat –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 18Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Commande hybride dun onduleur multiniveaux q 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 19Présentation SDH du 17 Janvier 2007 q Méthodes de modélisation des SDH q Modélisation Bond Graph dun onduleur multiniveaux q Commande prédictive dun onduleur multiniveaux q Résultats expérimentaux q Conclusion et perspectives Plan de la présentation

20 20Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Résultats expérimentaux q Résultats Configuration1:

21 21Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Résultats expérimentaux q Résultats Configuration1:

22 22Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Résultats expérimentaux q Résultats Configuration2:

23 23Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Résultats expérimentaux q Résultats Configuration3:

24 24Présentation SDH du 17 Janvier 2007 q Méthodes de modélisation des SDH q Modélisation Bond Graph dun onduleur multiniveaux q Commande prédictive dun onduleur multiniveaux q Résultats expérimentaux q Conclusion et perspectives Plan de la présentation

25 25Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Conclusions q Méthode systématique de modélisation des SDH: q Synthèse dune commande prédictive qui permet dasservir conjointement le courant et les tensions Choix des tensions aux bornes des condensateurs suivant les besoins Normalisation de lespace détat Étude expérimentale

26 26Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Perspectives q Application de l approche de modélisation sur dautres SDH q Passer de la stratégie mono coup à une stratégie multi coups q Essayer dautres techniques de commande q Synthétiser un observateur pour minimiser le nombre de capteurs

27 27Présentation SDH du 17 Janvier 2007 Merci pour votre attention


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