Mise en oeuvre d'un modèle générique du convertisseur matriciel dans les environnements EMTP-RV et Matlab-Simulink

Le convertisseur matriciel est un dispositif de conversion directe de fréquence (CDF), dont la commande est réalisée par un échantillonnage à fréquence élevée de la source d'alimentation. Depuis les premiers travaux réalisés par Venturini et Alesina dans le début des années 1980, plusieurs algorithmes de commande ont été mis au point. Dans le cadre de ce projet, trois algorithmes de commandes sont considérés : l'algorithme de Venturini & Alesina, l'algorithme scalaire de Roy & April et la commande par modulation du vecteur d'espace. Un modèle de simulation générique capable de réaliser ces trois types de commande a été mis au point dans les environnements EMTP-RV et SPS de Matlab/Simulink; ce modèle facilite grandement les essais comparatifs entre ces divers algorithmes. De plus, ce modèle est en mesure de mettre en évidence les forces et les faiblesses associées à la structure matricielle même. Finalement, une nouvelle structure de convertisseur direct, basée sur la configuration du convertisseur de Ćuk, est explorée dans la perspective de remédier aux problèmes de la génération d'harmoniques et aux effets de commutation "dure" dans les commutateurs statiques. Un convertisseur alternatif-alternatif monophasé inspirée de l'approche de demi-convertisseurs a été mis au point. L'analyse spectrale des signaux démontrent, entre autres, le potentiel de cette nouvelle structure.

Abstract

The matrix converter is a direct frequency changer (DFC) whose control is achieved by sampling the voltage source at high frequencies. Several control algorithms have been developed following the works of Venturini and Alesina in the early 1980s, As part of this project, three control algorithms are considered : the Venturini & Alesina algorithm, the scalar algorithm by Roy & April and the space vector modulation (SVM). A generic simulation model has been designed to implement these three algorithms in EMTP-RV and SPS Matlab / Simulink. The model makes much easier the comparative tests between the algorithms. Moreover, the model can be used to highlight the strengths and weaknesses of matrix structure itself. A new converter structure, based on the Ćuk configuration, is explored with the intention to address the problems related to the harmonic generation and the hard commutation in the static switches. An AC-AC single-phase converter, based on two semi-converters, has been developed. The spectrum analysis of the input and output signals is conducted to show the potential of this new structure.