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L’élimination des harmoniques dans un onduleur à quatre bras


Kamal Al Haddad
Kamal Al Haddad Profil de l'auteur(e)
Kamal Al-Haddad est professeur au Département de génie électrique à l’ÉTS. Ses intérêts de recherche portent sur les convertisseurs de puissance, d’harmoniques et de contrôle de la puissance avec des filtres hybrides et les convertisseurs.
Programme : Génie électrique 

Introduction

Afin de répondre à la demande croissante d’énergie renouvelable des dernières années, différents types d’onduleurs de tension ont été présentés et étudiés pour trouver un moyen de fournir une alimentation électrique de qualité à un vaste éventail de charges. Les charges non linéaires ou non équilibrées, dont les charges monophasées et les redresseurs de courant des systèmes triphasés, génèrent des composantes homopolaires dans la forme d’onde de la tension et du courant [1].

harmoniques

Figure 1 Ensemble de trois vecteurs de phase non équilibrés, ainsi que les composantes symétriques nécessaires pour obtenir la courbe du bas par addition

Comparaison entre un onduleur de tension à trois bras et quatre fils et un onduleur à quatre bras

De nombreuses méthodes de conversion de l’énergie électrique, notamment la production décentralisée d’énergie [2] et l’alimentation sans coupure (UPS) [3], requièrent des systèmes triphasés à quatre fils afin de créer un chemin qui compense la composante homopolaire et qui prévienne la distorsion de l’onde de tension de sortie. De ce fait, il faudrait concevoir les onduleurs triphasés de telle sorte qu’ils soient adaptés aux systèmes à quatre fils et qu’ils conservent la symétrie de l’onde de la tension de sortie [4].

À cette fin, la littérature présente essentiellement deux solutions n’utilisant pas de transformateur. La première implique un onduleur de tension à trois bras et quatre fils où le point de charge neutre est connecté au point médian des condensateurs de liaison CC par un quatrième fil [5, 6]. La seconde solution consiste en un onduleur à quatre bras où le quatrième fil relie le point neutre des charges au point médian du quatrième bras [7, 8].

Même si la première solution constitue la manière la plus simple de branchement du point neutre, des problèmes d’ordre pratique en limitent l’emploi : les composantes homopolaires du courant de neutre augmentent le courant des condensateurs de la liaison CC, souvent électrolytiques, et ont un effet néfaste sur les ondulations de tension et sur leur longévité. Les onduleurs de tension à point neutre (NPC) à trois bras présentent plusieurs autres inconvénients dans les systèmes à trois fils : une utilisation insuffisante de la tension du lien CC, une grande ondulation de la tension du lien CC et un balancement ardu de la tension sur les condensateurs du lien CC [10].

harmonics

Figure 2 Onduleur de tension à quatre bras

En faisant abstraction du nombre plus élevé d’interrupteurs de puissance, les onduleurs de tension à quatre bras conviennent mieux