par phaseurs spatiaux
3.6 Commande de l’onduleur à pulsation
3.6.1 Généralités
Dans cette section, on présentera plusieurs métho-des existantes pour commander l’onduleur à pul-sation. Il s’agit plus particulièrement d’imposer une certaine modulation des tensions de branche où l’on peut tenir compte d’exigences particulières en ce qui concerne les harmoniques, la fréquence de pulsation, etc.
On mentionnera d’abord les différentes stratégies possibles pour ensuite montrer leur réalisation pra-tique. Dans ce contexte, on traitera aussi les carac-téristiques de commande et le comportement dyna-mique.
3.6.2 Stratégies pour la commande de l’onduleur à pulsation
Pour la commande de l’onduleur à pulsation, on peut distinguer trois stratégies différentes, à savoir :
• modulation par des signaux de commande variables ;
• modulation par des instants de commutation pré-établis ;
• modulation par une commande directe.
La première méthode, la modulation par des signaux de commande variables, s’inspire de la commande du variateur de courant continu par un dispositif de contrôle analogique. Dans le cas présent, il faut évi-demment prévoir une extension à un système tri-phasé. Les signaux de commande varient le plus sou-vent de manière sinusoïdale en imposant fréquence et amplitude de l’onde fondamentale. Ce procédé, connu aussi sous la notion de méthode de sous-oscil-lation est très répandu.
La deuxième méthode, la modulation par des ins-tants de commutation préétablis, se prête bien à une réalisation digitale par microprocesseurs. Dans ce cas, on calcule a priori les instants de commuta-tion selon l’amplitude et la fréquence de l’onde fon-damentale en tenant compte d’un critère supplé-mentaire, comme
• élimination de certaines harmoniques en tension;
• minimisation de l’ondulation en courant ;
• minimisation de l’ondulation du couple électro-magnétique d’un moteur asynchrone.
Enfin, la troisième méthode, la modulation par une commande directe, fait appel à des régulateurs à action à deux positions qui forment un système de réglage triphasé. Ce dernier règle normalement les courants triphasés en imposant des grandeurs de consigne variant sinusoïdalement en fonction du temps.
3.6.3 Commande par la méthode de sous-oscillation
Le principe d’un dispositif de commande par la méthode de sous-oscillation est représenté à la figure 30.
Le générateur de fonction 1 fournit trois signaux auxiliaires uh1, uh2et uh3sous forme de tensions tri-angulaires. Ils sont comparés avec les signaux de commande analogiques ucm1, ucm2et ucm3. La diffé-rence apparaît à l’entrée d’une des trois bascules de Schmitt 2, produisant les signaux logiques d1, d2et d3. Enfin, il y a une commande logique 3 qui forme les signaux logiques cket ck’ (avec k = 1, 2, 3) per-mettant d’enclencher et de déclencher les deux contacteurs statiques dans chaque branche ondu-leur. Le fonctionnement de cette commande logi-que dépend fortement de la réalisation des bran-ches onduleurs (chapitre 3.2). En particulier pour la commutation forcée, il faut dériver à partir des
signaux logiques cket ck’ des impulsions permet-tant d’allumer les thyristors principaux et les thyris-tors auxiliaires. En tout cas, entre les signaux cket ck’, il faut tenir compte du retard tadu temps d’anti-chevauchement. De plus, il faut garantir que les branches onduleurs soient enclenchées ou déclen-chées pendant un laps de temps minimal afin de permettre une commutation correcte et de limiter les pertes de commutation ponctuelles.
La figure 31 montre le principe de fonctionnement de ce dispositif de commande pour une branche k.
Les durées d’enclenchement te et de déclenche-ment td sont données par l’intersection des tensions ucmket uhk. Etant donné que le signal de commande varie sinusoïdalement, on obtient une modulation de la durée d’enclenchement te, définie par la durée où le signal logique dkest égal à 1.
Le retard ta, dû au temps d’antichevauchement, pos-sède une influence sur l’allure des signaux logiques cket ck’, qui déterminent la commande effective des branches onduleurs selon la polarité du courant de phase.
La fréquence de pulsation fp = 1 / Tpest donnée par la période Tpdu signal auxiliaire uhk. Si cette période est relativement grande vis-à-vis de la période T de l’onde fondamentale, c’est-à-dire pour Tp ≥ T / 20 environ, il est indispensable que le signal auxiliaire uhksoit synchronisé et mis en phase avec le signal de commande ucmk, comme le montre la figure 31.
Afin de garantir une symétrie entre les demi-ondes positive et négative, il faut en plus que la période de pulsation Tpsoit une fraction entière impaire de la demi-période fondamentale T / 2, donc
T / 2 T
Tp = ——— = ——— ; ν= 1, 2, 3, … [3.12]
2 2 ν+ 1 22 (ν+ 1)
Lorsque la période fondamentale T varie dans un large domaine (ce qui est le cas lors de l’alimenta-tion d’un moteur asynchrone à vitesse variable), il est indispensable de varier le nombre de commu-tations par période fondamentale afin d’obtenir une fréquence de pulsation à peu près constante.
1
Figure 30 : Représentation schématique d’un dispositif de commande par la méthode de sous-oscillation.
3.6.4 Fonctionnement de la méthode de sous-oscillation
Figure 31 : Principe de fonctionnement d’un dispositif de commande par la méthode de sous-oscillation, avec des signaux auxiliaires séparés pour les trois branches.
u Tp
Figure 32 : Principe de fonctionnement d’un dispositif de commande par la méthode de sous-oscillation, avec un seul signal auxiliaire pour les trois branches.
u
Cette adaptation et synchronisation (cette dernière séparément pour chaque branche) complique nota-blement la réalisation de ce dispositif de com-mande.
3.6.5 Commande directe par des
régulateurs à action à deux positions Pour commander l’onduleur à pulsation, on peut aussi faire appel à des régulateurs à action à deux positions.
La figure 33 en donne une représentation schéma-tique.
Figure 33 : Représentation schématique d’une commande directe par régulateurs à action à deux positions.
CL ic1
i1
ic2
ic3
i2
i3 1
d1
d2
d3
2
c1
c’1
c2 c’2 c3 c’3