Dans cet arrangement le schéma fonctionnel est exactement est identique à la commande DTC classique de la Figure (4.2) et à la commande DTC-SVPWM de la Figure (4.3). La seule différence entre les deux arrangements est que l'inverseur à deux niveaux sera remplacé par un inverseur à trois niveaux. La topologie d’un inverseur à trois niveaux de type NPC (Neutral Point Clamped) pour les deux convertisseurs CA/CC/CA de côté de la génératrice à induction GI et de côté réseau est illustré par la Figure (4.6).
Figure (4.6): Topologie d’un inverseur à trois niveaux de type NPC.
Parmi les diverses techniques de modulation pour commander les interrupteurs d’un onduleur multi-niveaux, figure la modulation de largeur d'impulsion vectorielle. La MLI vectorielle (SVPWM) emploie directement la variable de commande donnée par le système de contrôle et identifie chaque vecteur dans l'espace complexe (α, β). La Figure (4.7) montre le diagramme de vecteur dans l’espace pour un inverseur à trois niveaux.
Figure (4.7): Diagramme de vecteur d'espace d'inverseur à trois niveaux.
Il y a six secteurs (S1-S6), quatre triangles (∆0-∆3) pour chaque secteur, et un total de 33=27 états possibles de commutation pour l’onduleur à trois niveaux.
Chaque secteur de l'hexagone externe de SVM à trois niveaux peut être divisé en quatre petits triangles, classés suivant les indications de la Figure (4.7). Tous les vecteurs de tension peuvent être divisés en quatre groupes, les vecteurs de tension nulle (000, 111,-1-1-1), les vecteurs de petite tension (110.00-1,…,0-1-111,-1-1-1), les vecteurs de moyenne tension (10-1,01-1…,1-10) et les vecteurs de grande tension (1-1-1.11-1,…,1-11). Tous les vecteurs zéro se trouvent au centre de l'hexagone, et les autres vecteurs de tension (24 vecteurs actifs de tension) se trouvent sur les coins de chaque triangle de l'hexagone. Tous les états possibles sont illustrés par la Figure (4.7). Le diagramme des vecteurs dans l’espace pour un inverseur à trois niveaux est divisé en six secteurs (Secteur I,…, VI) et chaque secteur est divisé en quatre régions (∆0, ∆1, ∆2, ∆3) comme le montre la Figure (4.7) [93].
Notons que la basse tension pour la normalisation est deux fois plus petite que dans la SVM à deux niveaux. De cette façon, en appliquant la même normalisation à l'hexagone, les tensions produisent un vecteur de référence et sa position peut être déterminée. Ainsi le premier sextant normal donne les résultats selon la Figure (4.8).
Figure (4.8): Premier sextant normal et le vecteur de tension de référence.
Chacun de ces petits triangles est alors considéré en tant que secteur d'un hexagone à deux niveaux, avec la même redondance à l'origine.
Le principe de la méthode SVPWM est que le vecteur de tension de commande est approximativement calculé en employant trois vecteurs adjacents. Dans le cas du secteur I, le vecteur de tension référence Vref moyen pour les inverseurs à deux niveaux conventionnels est comme suit [94]:
1 1 2 2 3 3
1 2 3
T V T V T V T Vs ref
T T T Ts
+ + =
+ + =
(4.20)
Où V1, V2, et V3 sont des vecteurs qui définissent la région de triangle dans laquelle Vref est
chaque diagramme de vecteur d'espace est divisé en six secteurs. Dans ce chapitre, on va présenter la génération de commutation des interrupteurs pour le secteur I, de sorte que la technique de calcul pour les autres secteurs soit semblable. Le secteur I est divisé en 4 régions suivant les indications de Figure (4.8), où tous les états possibles de commutation pour chaque région sont aussi donnés. SVPWM pour les inverseurs à trois niveaux peut être mis en application en employant les étapes suivantes: la détermination du secteur, la détermination de la région dans le secteur, le calcul des temps de commutation Ta, Tb et Tc, et enfin la détermination des états de commutation.
Donc, la première étape sera la détermination du secteur à partir du calcul de l’angle δ suivant le même algorithme de SVPWM d’un inverseur à deux niveaux. La seconde étape sera la détermination de la région dans le secteur I. On peut déterminer la région à partir des indications de la Figure (4.9).
Figure (4.9): Diagramme de vecteur d'espace pour m1 et m2 dans le secteur I
A partir de la Figure (4.9) m2 et m1 peuvent être calculé comme suit: Et puis on détermine la région par l’algorithme suivant:
Si Vref est dans la région
m1, m2et (m1+m2) <0.5 ∆1
m1 >0.5 ∆2
m2 >0.5 ∆3
m1 and m2<0.5 et (m1+m2)>0.5 ∆4
Où:
δn: Angle équivalent du vecteur de tension de référence dans le premier sextant. Le rapport de cet angle sera donné dans le Tableau (4.2).
mn: Amplitude normale de tension du vecteur de tension de référence.
Où l'amplitude normale de tension de référence pour l'inverseur à trois niveaux est définie par : modulation varie entre 0 et 1 dans la région linéaire. La tension de référence tournante Vref
pour Mi ≤ 0.907 reste dans l'hexagone correspondant à la région d'opération linéaire. Dans la méthode de SVPWM le vecteur de tension de commande est approximativement calculé en employant trois vecteurs adjacents.
Ainsi, en appliquant la symétrie, les temps sont calculés au moyen du vecteur de tension de référence équivalent (Vref) dans le premier sextant de l'hexagone.
Tableau (4.2): l’angle équivalent δn dans le premier Sextant δn→(0, π/3)
Sextant
Les ordres de commutation donnés ci-dessous sont obtenus pour chaque région située dans le secteur I, si tous les états de commutation dans chaque région sont employés. Par conséquent, les signaux de commutation pour le secteur I sont stockés dans le tableau suivant:
Tableau (4.3): Séquences de vecteur du premier sextant
Région Séquence
Le tableau (4.3) récapitule tous les ordres possibles du vecteur dans le premier sextant, pour une génération basée sur une impulsion triangulaire.
Figure (4.10): Schéma fonctionnel simplifié de la technique de SVPWM pour 3N-NPC de côté générateur ou de côté réseau.
Où Sa1, Sa2, Sb1, Sb2, Sc1 et Sc2 sont respectivement les interrupteurs en haut des bras de l’inverseur triphasé pour les phases A, B, C.
L’étape finale sera le calcul des temps de commutation Ta, Tb et Tc de secteur I pour les quatre régions comme indiqué sur le tableau suivant :
Tableau (4.4): Temps de commutation pour le secteur I
Région Ta Tb Tc