LA COMMANDE HYBRIDE PREDICTIVE D'UN CONVERTISSEUR QUATRE BRAS

Luc Loron

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
THÈSE En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L'UNIVERSITÉ DE TOULOUSE Délivré par l'Institut National Polytechnique de Toulouse Discipline ou spécialité : Génie Electrique JURY Pr. Luc LORON (Rapporteur) Pr. Rudy SETIABUDY (Rapporteur) Pr. Carmadi MACHBUB (Examinateur) MdC. Ana M. LLOR (Co-directeur de thèse Ass. Pr. Pekik A. DAHONO (Co-directeur de thèse) Ecole doctorale : Génie Electrique, Electronique, et Télécommunications Unité de recherche : LAPLACE (UMR 5213) Directeur(s) de Thèse : Pr. FADEL Maurice & Pr. HAROEN Yanuarsyah Rapporteurs : Pr. Luc LORON & Pr. Rudy SETIABUDY Présentée et soutenue par Tri Desmana RACHMILDHA Le 1er Octobre 2009 Titre : LA COMMANDE HYBRIDE PREDICTIVE D'UN CONVERTISSEUR QUATRE BRAS

• also has


• goes also


• génie electrique


• superieure d'electrotchnique, d'electronique, d'informatique, d'hydraulique et des telecommunications


• filtre actif


• power filter


• causes de la pauvre qualité de puissance

Sujets

• Institut national polytechnique de Toulouse
• Toulouse
• Héctor

Informations

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• Publié le: 01 octobre 2009
• Nombre de lectures: 42
• Langue: English
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Extrait

THÈSE


En vue de l'obtention du

DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE

Délivré par l'Institut National Polytechnique de Toulouse
Discipline ou spécialité : Génie Electrique


Présentée et soutenue par Tri Desmana RACHMILDHA
erLe 1 Octobre 2009

Titre : LA COMMANDE HYBRIDE PREDICTIVE D'UN CONVERTISSEUR QUATRE BRAS

JURY
Pr. Luc LORON (Rapporteur)
Pr. Rudy SETIABUDY (Rapporteur)
Pr. Carmadi MACHBUB (Examinateur)
MdC. Ana M. LLOR (Co-directeur de thèse
Ass. Pr. Pekik A. DAHONO (Co-directeur de thèse)

Ecole doctorale : Génie Electrique, Electronique, et Télécommunications
Unité de recherche : LAPLACE (UMR 5213)
Directeur(s) de Thèse : Pr. FADEL Maurice & Pr. HAROEN Yanuarsyah
Rapporteurs : Pr. Luc LORON & Pr. Rudy SETIABUDY



Abstract


In a wide variety of industrial applications, an increasing demand exists to
improve the quality of the energy provided by electrical systems. Besides the
reliability and availability of electric power, the power quality is now becoming
an important issue. Among the causes of the poor power quality, the harmonics
are included as the reason which contributes the majority of power failures. Many
efforts have been developed to solve the harmonics problem as, for instance, to
install special devices such as active filters.
This research work deals with the development of direct power control using the
hybrid predictive control approach. The hybrid control considers each voltage
vector of the converter as a discrete entity which will be applied to control a
continuous linear system. One criterion to calculate the optimal voltage vector to
apply will be established for the predictive control model. The optimal voltage
vector to apply for each switching period, and the corresponding application time
will be used to approach the actual value of the state variables of the system to the
desired reference point. Two instantaneous power theories will be used, i.e. pq0
and pqr instantaneous power theory for a shunt active power filter application
implemented in 3-phase 4-wire system. These instantaneous power theories have
been developed to be applied to unbalanced systems using the power variables to
obtain the currents that should be injected from active filters. The active filter will
produce the required reactive power for the load and compensate the ripple
component of active power so that the source only delivers constant active power.
i Résumé

Dans une large variété d'applications industrielles, il existe une demande
croissante pour améliorer la qualité de l'énergie fournie par les systèmes
électriques. En plus de la fiabilité et de la disponibilité d'énergie électrique, la
qualité de la puissance fournie devient maintenant une question importante. Parmi
les causes de la pauvre qualité de puissance, les harmoniques sont considérés
comme la raison qui contribue à la majorité de pannes de courant. Beaucoup
d'efforts ont été développés pour résoudre le problème des perturbations
'harmoniques comme, par exemple, installer des dispositifs spéciaux tels que les
filtres actifs.
Ce travail de thèse traite le développement d’une commande directe de puissance
utilisant l'approche prédictive hybride. La commande hybride considère chaque
vecteur de tension du convertisseur comme une entité discrète qui sera appliquée
pour commander un système linéaire continu. Un critère pour calculer le vecteur
optimal de tension à appliquer sera établi à partir d’un modèle prédictif. Le
vecteur optimal de tension à appliquer pour chaque période de commutation, et le
correspondant temps d'application seront utilisés pour approcher la valeur réelle
des variables d'état du système au point de référence désiré. Deux théories de
puissance instantanées seront employées, p-q et p-q-r, pour une application de
filtre active parallèle de puissance dans un système triphasé de 4 fils. Ces théories
instantanées de puissance ont été développées pour être appliquées aux systèmes
non équilibrés utilisant les variables de puissance pour obtenir les courants qui
devraient être injectés par le filtre actif. Le filtre actif produira la puissance
réactive demandée par la charge et compensera la composante d'ondulation de la
puissance active de sorte que la source livre seulement la puissance active
constante.
ii Acknowledgement

The presented work in this thesis has been done under the Commande et
Diagnostic des Systemes Electrique (CODIASE) research group of Laboratoire
Plasma et Conversion d'Energie (LAPLACE). The laboratory is situated at the
Ecole Nationale Superieure d'Electrotchnique, d'Electronique, d'Informatique,
d'Hydraulique et des Telecommunications (ENSEEIHT) of the Institut National
Polytechnique de Toulouse (INPT).
This research has been carried out also under the cooperation program between
INPT and Institute of Techonology Bandung (ITB), Indonesia where the half part
of the work is done in France and the finishing is done in Indonesia.
First af all, I would like to thank M. Maurice Fadel, deputy director of LAPLACE
and also as the director of the thesis and Mme. Anna Llor as the co-director this
thesis. As in Indonesia side, I would like to thank M. Yanuarsyah Haroen and M.
Pekik Argo Dahono who gave me the advises during the writing of this thesis. I
also want to express my gratitude to M. Pascal Maussion, the chief of the group
Codiase who gave me a very warm welcome inside the group at the laboratory.
I would also like to thank the members of jury:
- M. Luc Loron, Professsor of Universite de Nantes, who was willing to be
the president of the jury and also as the reporter of my thesis. I really
appreciate his interest for our work and his remarks which are very
constructive.
- M. Carmadi Machbub, professor in the School of Electrical Engineering
and Informatics, ITB, who has presented in my presentation and has given
his high quality comments in the control area.
- M. Rudy Setyabudi, professeur in the University Indonesia, who has
participated as a jury and also has given many advises for the writing of
this thesis.
My appreciation goes also to the personal in LAPLACE especially to Olivier
Durrieu for his help in the experimental test bed. The computer network is always
a very critical part in every laboratory, so I would like to thank Jacques Benaioun
and Jean Hector for their interventions in this area. I also want to thank the
iii persons in the administration division in the laboratory, Fatima Mebrek, Benedicte
Balon, et Fanny Dedet who have shown their kindness and have facilitated a lot of
tasks.
I want to greet and thank firstly my eternal fellows in E139, the international
office, Baptiste (where to ask about French culture and habit, and also Matlab),
Myriam, Rockys (always a good discussion about life), Sebastien and Damien. A
very big thank to all the comrades, the thesards', who contributed to give a very
comfortable atmosphere in the laboratory. The two Francois (for the good
discussion about the active filtering and a good voyage from Greece to Toulouse),
the two Cambodians, Makara et Chhun (for a good time in GALA ENSEEIHT),
Marcos and Marcus, Nadya, Bayram, Vincent, Valentin and other thesard which I
can' mention one by one.
The last words, I would like to send my gratitude to my family, my wife Eva Sofia
and my children, Dhira, Nida and Naila who have shown their patient while I was
away from Indonesia and have always given the courage to continue. I also want
to thank my father and mother who have given my any supports during my study.



iv Contents

Abstract ____________________________________________________________ i
Résumé _____________________________________________________________ii
Acknowledgement ___________________________________________________ iii
Contents ____________________________________________________________ v
List of Figures ______________________________________________________vii
List of Tables ________________________________________________________ x
General Introduction__________________________________________________ 1
Chapter 1 _______________________________________________________ 8
Modulation Technique and Current Controller in PWM Power Converter _____ 8
1.2.1 Terms and Issues ___________________________________________________ 10
1.2.2 Carrier Based Sinusoidal PWM ________________________________________ 10
1.2.3 Carrier Based Sinusoidal PWM with zero sequence signals injected___________ 12
1.2.4 Space Vector Modulation (SVM) ____________