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Une nouvelle structure de convertisseur multiniveaux a été proposée dans cette thèse. La première partie consiste à l’étude et optimisation du spectre harmoniques de la tension d’un onduleur à six-niveaux à commutations précalculés. Une nouvelle méthode d’élimination sélective d’harmoniques par la stratégie de modélisation à hauteur d’impulsion MHI a été proposée. Une analyse au respect des normes est réalisée afin de démonter la conformité aux normes IEEE Std 519-1992 et CEI 61000-3-12. La deuxième partie est consacrée à la proposition d’une nouvelle topologie de convertisseur à six-niveau pour application à la traction électrique. Une nouvelle structure d’onduleur à six-niveaux a été proposée et développée, elle comporte douze interrupteurs. Un prototype de la structure a été réalisé à base d’MOSFET Semikron 200V 120 A, et commander par une carte dSPACE 1103. Une validation par la simulation et par l’expérimentation a été réalisée.
L'électronique de puissance est aujourd'hui une discipline en plein essor, notamment grâce aux nouveaux champs d'applications liés au développement durable et aux énergies renouvelables. Ses bases reposent sur plusieurs décennies d'activités de recherche et développement, que l'auteur expose dans ces pages. Cet ouvrage offre en effet un large exposé sur les structures élémentaires de la conversion statique. Son objectif consiste à proposer une démarche d'analyse et de conception reposant sur une méthode d'étude systématique, et non pas à présenter une simple liste exhaustive des convertisseurs statiques. Fort de cette méthodologie, les montages de base de l'électronique de puissance sont exposés dans le détail, et complétés d'une introduction à la conversion multiniveau. Accompagné d'un CD-Rom d'exercices animés et résolus, cet ouvrage est en premier lieu destiné aux étudiants électriciens ainsi qu'à leurs professeurs. Il constitue en outre une bonne introduction à l'électronique de puissance pour toutingénieur souhaitant s'initier à cette matière.
Depuis quelques années, des éléments semi-conducteurs sont apparus, permettant la réalisation de nouveaux montages de convertisseurs statiques. Ce livre tient compte de cette évolution et forme un complément aux bases générales de l'électronique de puissance. Il présente les développements récents dans ce domaine, montre différentes applications des convertisseurs statiques et leur incorporation dans des systèmes automatiques. Il présente également des méthodes liées soit à la commande des semi-conducteurs de puissance, soit à la commande des convertisseurs statiques, de plus en plus réalisée par des moyens digitaux
Les convertisseurs d'électronique de puissance sont de plus en plus exploités notamment dans les applications nécessitant la variation de vitesse de machines. L'utilisation de composants plus performants et plus puissants couplés à de nouvelles structures multiniveaux autorise l'accès à de nouveaux champs applicatifs, ou des fonctionnements à plus haut rendement. Ces convertisseurs statiques sont capables de gérer, par un pilotage adapté, les transferts d'énergie entre différentes sources et différents récepteurs selon la famille de convertisseur utilisée. Au sein de l'interface de pilotage, un schéma particulier permet de générer des signaux de commande pour les interrupteurs, il s'agit de la modulation et peut être vue par deux approches différentes : L'approche intersective issue d'une comparaison modulante-horteuse (appelée en anglais carrier based PWM) et l'approche vectorielle où les signaux de pilotage des trois bras de ponts sont considérés comme un vecteur global unique (appelée Modulation Vectorielle SVM). Le but de la MLI est de générer une valeur moyenne de la tension la plus proche possible du signal modulé. La commande usuelle par comparaison modulante-porteuse dans le cas des architectures multiniveaux nécessite autant de porteuses triangulaires qu'il y a de cellules à commander au sein d'un bras. Plus généralement, la stratégie de modulation de chacune des topologies multiniveaux est choisie en se basant sur des critères à optimiser liés à la qualité les formes d'ondes produites ou obtenues, suite à la conversion. Le choix de la variable de commande à implémenter dans le schéma MLI fait appel à l'expertise de l'expérimentateur et se réfère peu au modèle mathématique initial qui peut-être établit pour caractériser le fonctionnement de l'architecture d'électronique de puissance. En ce qui concerne les stratégies vectorielles SVM, une absence de modèle compatible avec les modèles, basés sur une comparaison modulante porteuse, d'onduleurs est constatée. Les types d'onduleurs triphasés à deux ou à N niveaux de tension admettent un modèle sous forme d'équations d'un système linéaire compatible qui s'écrit sous la forme V = f(a) dans le cas d'une MLI sinusoïdale et V = f(1) dans le cas d'une SVM, avec V les tensions de phase, a les rapports cycliques et f les instants de commutation. Dans cette configuration basique il est constaté que la matrice liant ces tensions aux rapports cycliques (ou aux instants de commutation) n'admet pas d'inverse, ce qui revient à dire qu'il n'est pas possible, avec les théories usuelles des fonctions linéaires, de résoudre ce système afin d'exprimer les rapports cycliques (ou les instants de commutation) en fonction des tensions de références. C'est ce qui explique qu'aujourd'hui un bon nombre d'implémentations pratiques de modulation se fait, suite à une analyse expérimentale des conséquences d'un choix de stratégie sur les variables d'intérêt.
LES SPECIFICATIONS POUR LES CONVERTISSEURS STATIQUES D'ENERGIE CONTINU-CONTINU UTILISES DANS DES DOMAINES TELS QUE LES TELECOMMUNICATIONS ET L'AEROSPATIAL SONT TRES CONTRAIGNANTES. CES DISPOSITIFS DOIVENT POUVOIR FONCTIONNER AVEC UNE DYNAMIQUE D'ENTREE TRES ETENDUE, FOURNIR UNE CHARGE IMPORTANTE, TOUT EN PRESENTANT UNE PUISSANCE VOLUMIQUE ELEVEE. D'OU LA TENDANCE VERS L'AUGMENTATION DE LA FREQUENCE DE DECOUPAGE. POUR REPONDRE A CES BESOINS, NOUS NOUS SOMMES FIXES COMME OBJECTIF DES CONDITIONS EXTREMES DE FONCTIONNEMENT, TELLES QU'UNE TENSION MINIMALE DE FONCTIONNEMENT MOITIE DE LA TENSION NOMINALE ET UN COURANT DE SORTIE TRES ELEVE. APRES UNE ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE APPROFONDIE, NOUS AVONS FAIT L'ANALYSE DETAILLEE ET PROPOSE UNE LOGIQUE DE DIMENSIONNEMENT OPTIMAL POUR DEUX STRUCTURES EN PONT (DEMI-PONT ET PONT COMPLET). LA TECHNIQUE DE MULTI-RESONANCE EN TENSION EST UTILISEE POUR REDUIRE LES PERTES DE COMMUTATION DANS LES INTERRUPTEURS STATIQUES ET POUR PERMETTRE UN FONCTIONNEMENT D'UNE CHARGE NULLE A LA PLEINE CHARGE. NOUS COMPARONS ENFIN LES PREVISIONS THEORIQUES OBTENUES PAR NOTRE LOGICIEL DE DIMENSIONNEMENT AUX RESULTATS EXPERIMENTAUX
CETTE THESE TRAITE D'UNE NOUVELLE CONCEPTION DE LA CONVERSION STATIQUE DE L'ENERGIE ELECTRIQUE, FONDEE SUR UNE RECHERCHE SYSTEMATIQUE DE LA COMMUTATION QUI INDUIT LE MINIMUM DE CONTRAINTES SUR LES INTERRUPTEURS: LA COMMUTATION DOUCE. L'AUTEUR PRECISE D'ABORD UN CERTAIN NOMBRE DE NOTIONS FONDAMENTALES DE L'ELECTRONIQUE DE PUISSANCE ET EN INTRODUISANT LA DUALITE, TANT AU NIVEAU DES STRUCTURES ET DES INTERRUPTEURS QUE DES MECANISMES DE COMMUTATION, IL DONNE UNE DIMENSION SUPPLEMENTAIRE A LA DISCUSSION. L'ANALYSE DES PERFORMANCES D'UNE CLASSE DE CONVERTISSEURS, LES ONDULEURS A RESONANCE, MONTRE QU'ELLES TROUVENT LEURS ORIGINES DANS LES MECANISMES PARTICULIERS DE COMMUTATION DES INTERRUPTEURS QUI POSSEDENT CHACUN UNE COMMUTATION COMMANDEE ET UNE COMMUTATION SPONTANEE. LA COMMUTATION DOUCE EST AINSI MISE EN EVIDENCE AVEC SES AVANTAGES, NOTAMMENT LA REDUCTION DES PERTES ET DE LA POLLUTION DE L'ENVIRONNEMENT DU CONVERTISSEUR. APRES AVOIR DETERMINE LES REGLES D'OBTENTION DE LA COMMUTATION DOUCE, L'AUTEUR PROPOSE UNE APPROCHE NOUVELLE DE LA CONVERSION STATIQUE BASEE SUR L'EXPLOITATION SYSTEMATIQUE DE CE TYPE DE COMMUTATION. LES CONVERTISSEURS A RESONANCE FORMENT LA PRINCIPALE FAMILLE DE CES NOUVEAUX CONVERTISSEURS CONTINU-CONTINU, TOUT D'ABORD NON RESERSIBLES, PUIS REVERSIBLES. IL MONTRE ALORS COMMENT ON PEUT CONCEVOIR LA CONVERSION CONTINU-ALTERNATIF ET DEBOUCHE ENFIN SUR UNE GENERALISATION DU PROCEDE A TOUTES LES FORMES DE CONVERSION. LES MONTAGES PROPOSES SONT ORIGINAUX ET ONT FAIT L'OBJET DE DEPOTS DE BREVETS. APRES AVOIR DONNE LES REGLES DE DIMENSIONNEMENT DE CES NOUVEAUX CONVERTISSEURS, LE MEMOIRE DE THESE SE TERMINE PAR UNE DESCRIPTION DES REALISATIONS INDUSTRIELLES QUI EXPLOITENT DEJA LES RESULTATS DE CETTE ETUDE. DE NOMBREUSES ANNEXES EXPLICITENT CERTAINES METHODES D'ETUDE OU MODES SPECIFIQUES DE COMMANDE
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In the past twenty years, new experimental approaches, improved models and progress in simulation techniques brought new insights into long-standing issues concerning dislocation-based plasticity in crystalline materials. During this period, three-dimensional dislocation dynamics simulations appeared and reached maturity. Their objectives are to unravel the relation between individual and collective dislocation processes at the mesoscale, to establish connections with atom-scale studies of dislocation core properties and to bridge, in combination with modelling, the gap between defect properties and phenomenological continuum models for plastic flow. Dislocation dynamics simulations are becoming accessible to a wide range of users. This book presents to students and researchers in materials science and mechanical engineering a comprehensive coverage of the physical body of knowledge on which they are based. It includes classical studies, which are too often ignored, recent experimental and theoretical advances, as well as a discussion of selected applications on various topics.
Thought-provoking papers on the relatively new field of organizational improvisation, which consider the pressures on organizations to react continually to today's ever-changing environment.