C.3. Résultats de simulation

               0.5 m si 2 1 0.5 m 0.5 -si 2 m 0.5 si 2 1 m m m

M_seuil Eq. VI-9

Concernant la compensation du courant, elle reste identique à précédemment en incluant le fait qu’il y a deux états supplémentaires où le courant différentiel varie. De même la correction des discontinuités sur les formes d’ondes des modulantes entre phase dues à l’irrégularité de l’échantillonnage entre les différentes bandes, est identique à celle utilisée pour l’onduleur multicellulaire parallèle 3 niveaux.

c. Contrôle du courant par estimation avec l’échantillonnage à quatre fois la fréquence de découpage

Un des avantages de cette commande est la modularité de celle-ci. Les modifications à apporter sont minimes. Outre les renseignements sur les états à ajouter dans les différents estimateurs, il est tout de même important de transformer leur formule à l’intérieur. Si dans le cas précédent les deux inductances pouvaient avoir à leurs bornes la totalité du bus continu E, avec cette nouvelle topologie le maximum que les deux inductances en série peuvent avoir à leurs bornes est une tension de E/2, la moitié du bus continu.

Sinon la gestion de la double commutation se faisant exclusivement par les valeurs du courant, aucune modification n’est à réaliser sur le calcul du courant seuil qui correspond au placement de la double commutations.

VI.C.3.Résultats de simulation

Une simulation numérique avec le logiciel PSIM de cette structure a été effectuée dans les mêmes conditions que celles résumées dans le Tableau VI-2. Plusieurs conditions de simulations ont été testées : tout d’abord au niveau de la commande avec un échantillonnage à deux ou quatre fois la fréquence de découpage mais aussi en testant des modulantes sinusoïdales ou optimisées aussi bien avec des modulations POD que PD. D’autres tests ont été effectués afin de valider cette structure comme la réalisation d’une boucle de courant dans le plan de Park dq, ou le comportement de la structure et de la commande vis-à-vis d’une perturbation telle qu’un retard d’amorçage ou de blocage.

Figure VI-27 Formes d’onde de tension de sortie et du courant différentiel sur une phase avec des modulantes : A) sinusoïdale B) optimisée (échantillonnage 2*Fdec)

VI.C L’Active Neutral Pointed Clamped Série-Parallèle 5 niveaux

Même si le nombre de doubles commutations est devenu maintenant plus important, la commande possède de bonnes performances. Bien sur avec plus de doubles commutations, les pertes par commutation risquent d’augmenter. Pour une modulation sinusoïdale (Figure VI-27-A), la transition intermédiaire a un effet pratiquement nul par rapport au courant différentiel. Or la double commutation est effectuée à partir du moment où la modulante change de bandes et donc celle-ci est quand même réalisée alors qu’elle n’aurait pas forcément besoin de l’être. De plus si la différence des courants est nulle, les courants dans chaque bras ne le sont pas toujours. Cette double commutation, qui n’est pas forcément nécessaire, peut produire des pertes par commutation supplémentaires. Si au niveau des modulantes optimisées (Figure VI-27-B) les formes d’ondes ont beaucoup plus de discontinuités que précédemment, ces discontinuités sont plus faibles, ce qui fait que le courant est mieux compensé.

Figure VI-28 Formes d’ondes de tension de sortie et du courant différentiel sur une phase avec des modulantes : A) sinusoïdale B) optimisée (échantillonnage 4*Fdec)

Globalement, le courant différentiel a une amplitude plus faible que dans le cas d’un convertisseur multicellulaire parallèle. Ceci est dû au partage du bus d’entrée en deux condensateurs. La commande utilisant le principe de l’estimation du courant différentiel est très intéressante dans le cas de modulante sinusoïdale. En effet, la demande de double commutation se faisant par des écarts sur le courant, la transition intermédiaire devient alors transparente et la double commutation liée à ce changement de bande n’est pas effectuée. Néanmoins cette commande est assez pénalisante avec l’utilisation de modulantes aux formes d’ondes optimisées car chaque discontinuité sur la modulante offre l’éventualité à la commande de placer une double commutation. Il est tout de même possible de régler la sensibilité de cette commande en jouant sur les seuils de détection. En effet, la nécessité d’une double commutation est programmée lors d’une trop forte discontinuité sur le signal moyen entre la valeur mesurée et échantillonnée. Augmenter ce seuil ne déséquilibre pas trop le courant différentiel et permet d’éviter un nombre trop important de doubles commutations. Afin d’aller plus loin avec cette structure et de tester les interactions possibles entre les régulations internes et externes, une boucle de courant a été implantée. Cette boucle de courant a été réalisée dans le repère de Park (plan dq).

Figure VI-29 Boucle de régulation des courants de sortie

L’avantage de ce plan est de réaliser une régulation avec des grandeurs continues tout en ayant en sortie des grandeurs sinusoïdales. Les correcteurs utilisés sont des correcteurs proportionnels intégraux, calculés avec la technique classique de l’optimum symétrique.

Figure VI-30 Réponse de la boucle de courant à des échelons (échantillonnage 4*Fdec) : Formes d’ondes des courants Id et Iq de la modulante de la phase R et du courant différentiel sur la phase R

Les courants ont des réponses assez satisfaisantes et correspondent bien aux différentes consignes appliquées sur les grandeurs de référence. Néanmoins il est possible de voir quelques discontinuités sur la valeur de la modulante : certaines sont dues au changement de la valeur du courant de référence, alors que d’autre sont dues au passage par zéro de la modulante : cette transition n’est pas encore totalement maîtrisée. Au niveau différentiel, aucune grosse perturbation n’est visible. Les interactions entre les boucles internes et les boucles de courant externes seront donc minimales.

Afin de tester ce convertisseur et cette boucle interne à un éventuel défaut de la commande, un test a été effectué sur cette structure. Ce test simule le défaut d’un signal de commande d’un interrupteur de la structure et a pour objectif de voir si la commande peut néanmoins gérer ce défaut et continuer de stabiliser le courant différentiel. La Figure VI-30 montre comment ce défaut est généré.