Technique de Commande par Hystérésis Modulée

La technique de commande par hystérésis modulée consiste à ajouter au signal de courant de référence ich* un signal triangulaire Str, de fréquence ftr et d’amplitude Atr. La fréquence ftr doit être choisie égale à la fréquence de commutation fd que l’on souhaite imposer aux composants de puissance [101-103]. Le signal obtenu ichm* est appelé signal de référence modulé. Ce dernier constitue donc la nouvelle référence pour le comparateur à hystérésis classique à bande fixe β, dont l’erreur entre cette nouvelle référence et le courant de charge attaque l’entrée du comparateur à hystérésis et la sortie de celui-ci permet de commander les interrupteurs de puissance. Le schéma de cette commande est décrit à la figure 5.7.

Figure 5.7. Schéma de la technique de commande par hystérésis modulée.

Dans le cas du contrôle par hystérésis modulée, il est important de dimensionner correctement les valeurs des deux paramètres Atr et β. Si ces paramètres ne sont pas correctement déterminés, la fréquence de commutation sera soit supérieure (figure 5.8.a), soit inférieure (figure 5.8.b), à la fréquence souhaitée [101]. La figure 5.8 montre quelques exemples illustrant l’effet de ces paramètres de commande (Atr, β).

(a) (b)

Figure 5.8. Exemples illustrant un mauvais dimensionnement des paramètres Atr, β. (a). Fréquence de commutation supérieure à la fréquence désirée.

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En effet, afin de fixer la fréquence de commutation en régime permanent, il ne doit exister que deux intersections entre le courant réel ich et la bande d’hystérésis pendant chaque période Ttr : la première avec la limite inférieure et la deuxième avec la limite supérieure. Si cette condition est respectée, on aura ainsi une fréquence de commutation constante et égale à celle du signal triangulaire. La figure 5.9 présente le cas idéal où l’instant de fermeture d’un interrupteur est déterminé par l’intersection du courant réel avec la limite inférieure et l’instant d’ouverture est déterminé par l’intersection avec la limite supérieure.

Figure 5.9. Exemple illustrant un bon dimensionnement des paramètres Atr, β. (Fréquence de commutation égale à la fréquence désirée).

Pour déterminer les paramètres Atr, β , on représente sur la figure 5.10 la relation entre (Atr, β)et la variation instantanée du courant réel ich dans une période Ttr.

Figure 5.10. Relation entre les paramètres (Atr, β) et la variation instantanée du courant réel ich.

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D’après la figure 5.10, on peut calculer Atr, β à partir des deux cas extrêmes de vitesses de changement du courant :

Dans le cas où la vitesse de changement du courant est maximale et pour que la fréquence de commutation soit égale à celle du signal triangulaire, nous obtenons la condition suivante : max 2 ( ) 2 (2 ) / 2 ch tr tr tr tr di A f A dt T





Dans le cas où la vitesse de changement du courant est minimale, pour avoir toujours une commutation par période Ttr, la condition suivante doit être satisfaite :

min ( ch) . tr di f dt 



Pour trouver les valeurs de Atr et β, on doit connaître les valeurs (dich/dt)max et (dich/dt)min. La dynamique du courant dich/dt dépend des paramètres du moteur et de la tension de sortie du hacheur AC (déterminée en fonction de la tension de source et de l’état des interrupteurs).

5.3.2.1. Résultats de Simulation

Pour les mêmes conditions de fonctionnement effectuées dans le paragraphe précédent, nous allons présenter dans ce paragraphe les différents résultats obtenus par simulation dans le cas de la commande par hystérésis modulée du hacheur AC. Ces résultats sont obtenus avec un signal triangulaire d’amplitude Atr égale à 0.22 A et de fréquence ftr égale à 5 kHz. La bande d’hystérésis est fixée à 0.08 A.

a) Fonctionnement en Régime Permanent

La figure 5.11 montre les différentes formes d’ondes relevées lors de la simulation du fonctionnement en régime permanent de l’ensemble "Hacheur AC-Moteur universel" avec la technique de commande par hystérésis modulée. D’après ces résultats, on constate que la technique de commande par hystérésis modulée est capable de fixer la fréquence de commutation du hacheur AC à 5 kHz avec une bonne précision et présente les mêmes améliorations que celles présentées par la technique de commande par hystérésis à bande adaptative.

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(a). Vitesse de rotation.

(b). Courant de source is et spectre harmonique associé.

(c). Tension aux bornes de la charge vch et spectre harmonique associé.

(d). Courant de charge ich et spectre harmonique associé.

(e). Evolution du courant de charge ich dans la bande du signal de référence modulé.

(f). Fréquence de commutation fc.

Figure 5.11. Résultats de simulation du système en régime permanent dans le cas de la

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b) Fonctionnement en Régime Dynamique de la Charge Mécanique

L’efficacité de la technique de commande par hystérésis modulée en régime transitoire de la charge mécanique est vérifiée par le même test effectué précédemment dans le cas de la technique de commande par hystérésis à bande adaptative. Les résultats correspondants à ce test sont présentés sur la figure 5.12, comme on le constate, cette technique offre un bon fonctionnement pour l’ensemble "Hacheur AC-Moteur universel" lors du régime transitoire de la charge mécanique. Dans ce régime, la technique de commande par hystérésis modulée possède les mêmes performances que celles de la technique de commande par hystérésis à bande adaptative.

Figure 5.12. Résultats de simulation du système lors de la variation de la charge mécanique.

(a). Vitesse de rotation, (b). Courant de charge ich.