Soutenance de thèse de Anthony ABDAYEM

Composition du jury :

M. Serge PIERFEDERICI, de l'Université de Lorraine, Rapporteur

M. Nicolas PATIN, de l'Université de Technologie de Compiègne, Rapporteur

M. Mattia RICCO, de l'Université de Bologna, Examinateur

M. Olivier BETHOUX, de la Sorbonne Université, Examinateur

M. Ramon BLASCO-GIMENEZ, de l'Université Polytechnique de Valencia, Examinateur

 

Mots clés : Convertisseur modulaire multiniveaux (MMC), Technique de modulation, Contrôle au niveau le plus proche (NLC), Technique de modulation intégrale (IM), Modulation par largeur d'impulsion (PWM), Algorithme de tri, Pertes par commutation, Distorsion harmonique totale (THD).

 

Résumé :

Le convertisseur modulaire multiniveaux (MMC) s'est imposé comme l'une des topologies les plus prometteuses pour les applications à moyenne et haute tension ainsi qu'à haute puissance. Récemment, il a également montré son potentiel pour des applications nécessitant de faibles tensions, appelées mini MMC, qui contiennent un plus petit nombre de sous-modules par bras. L'une des applications les plus importantes des MMC se trouve dans les systèmes connectés au réseau. Ces convertisseurs offrent l'avantage de réduire les harmoniques de courant et de tension sans avoir besoin de composants passifs encombrants. De plus, les MMC se révèlent fiables grâce à leur structure, qui leur permet de continuer à fonctionner même en cas de défaillance d'un ou plusieurs interrupteurs de puissance. Cependant, leur contrôle est complexe en raison du grand nombre de configurations de commutation, nécessitant des algorithmes de contrôle sophistiqués.

Cette thèse se concentre sur la mise en œuvre de nouvelles techniques de contrôle et de modulation pour améliorer les performances des MMC en termes d'efficacité et de fiabilité. Les premières études menées portent sur une technique de commande permettant de contrôler séparément les tensions de condensateurs dans les bras supérieur et inférieur. De plus, une technique originale de modulation, dite de modulation intégrale (IM) est introduite, technique qui représente une avancée par rapport à la technique de modulation au niveau le plus proche (NLM). Un nouvel algorithme de tri est également proposé pour améliorer l'efficacité des MMC en réduisant le nombre de commutations par seconde pour les techniques de modulation existantes telles que NLM, IM et PWM. Une stratégie de commande tolérante aux pannes dans les MMC triphasés dans le cas de la perte d’un bras complet est aussi proposée. De même, une contribution importante a consisté à développer un algorithme de contrôle prédictif (FCS-MPC) pour les MMC monophasés qui surpasse les méthodes traditionnelles en termes de nombre de commutations, de qualité des formes d'onde de courant de réseau et de variation des tensions des condensateurs. Enfin, la thèse se termine par une configuration originale pour un convertisseur à ponts en H en cascade (CHB), conçu pour l'intégration de sources d’énergies renouvelables.