Onduleur:

L'onduleur est un appareil électrique qui convertit le courant continu (CC) en courant alternatif (CA). L'onduleur est utilisé pour l'alimentation de secours d'urgence dans une maison. L'onduleur est utilisé dans certains systèmes d'aéronef pour convertir une partie du courant continu de l'aéronef en courant alternatif. L'alimentation CA est principalement utilisée pour les appareils électriques tels que les lumières, les radars, la radio, le moteur et d'autres appareils.

Onduleur à plusieurs niveaux:

Aujourd'hui, de nombreuses applications industrielles ont commencé à exiger une puissance élevée. Cependant, certains appareils des industries nécessitent une puissance moyenne ou faible pour leur fonctionnement. L'utilisation d'une source de puissance élevée pour toutes les charges industrielles peut s'avérer bénéfique pour certains moteurs nécessitant une puissance élevée, alors qu'elle peut endommager les autres charges. Certains variateurs de vitesse moyenne tension et applications utilitaires nécessitent une tension moyenne. L'onduleur multi-niveaux a été introduit depuis 1975 comme alternative dans les situations de haute puissance et moyenne tension. L'onduleur multiniveau est comme un onduleur et il est utilisé pour les applications industrielles comme alternative dans les situations de haute puissance et moyenne tension.

Onduleur à plusieurs niveaux

Circuit onduleur DC-AC général

Le besoin du convertisseur multiniveau est de fournir une puissance de sortie élevée à partir de la source moyenne tension. Les sources comme les batteries, les supercondensateurs, le panneau solaire sont des sources de moyenne tension. L'onduleur à plusieurs niveaux se compose de plusieurs interrupteurs. Dans l'onduleur à plusieurs niveaux, les angles de disposition des commutateurs sont très importants.

Types d'onduleurs à plusieurs niveaux:

Les onduleurs à plusieurs niveaux sont de trois types.

Onduleur multiniveau à diode
Onduleur multiniveau de condensateurs volants
Onduleur multiniveau à pont en H en cascade

Onduleur multi-niveaux à diode:

“en utilisant un ampli op comme comparateur ”

Le concept principal de cet onduleur est d'utiliser des diodes et de fournir les multiples niveaux de tension à travers les différentes phases aux batteries de condensateurs qui sont en série. Une diode transfère une quantité limitée de tension, réduisant ainsi le stress sur d'autres appareils électriques. La tension de sortie maximale correspond à la moitié de la tension continue d'entrée. C'est le principal inconvénient de l'onduleur multiniveau à diode. Ce problème peut être résolu en augmentant les commutateurs, diodes, condensateurs. En raison des problèmes d'équilibrage des condensateurs, ceux-ci sont limités aux trois niveaux. Ce type d'onduleurs offre un rendement élevé en raison de la fréquence fondamentale utilisée pour tous les appareils de commutation et c'est une méthode simple des systèmes de transfert de puissance dos à dos.

Ex: Onduleur multiniveau à diode à 5 niveaux, inverseur à diode à 9 niveaux à blocage.

L'onduleur multiniveau à diodes à 5 niveaux utilise des commutateurs, des diodes un seul condensateur est utilisé, de sorte que la tension de sortie est la moitié de l'entrée CC.
L'onduleur multiniveau à diode à 9 niveaux utilise des commutateurs, les condensateurs à diodes sont deux fois plus que les onduleurs à diode à 5 niveaux à blocage. Donc, la sortie est plus que l'entrée.

Onduleur multiniveau à diodes à 5 niveaux

Applications de l'onduleur à plusieurs niveaux à diode:

Compensation statique var
Entraînements à moteur à vitesse variable
Interconnexions du système haute tension
Lignes de transmission haute tension DC et AC

Onduleur à plusieurs niveaux de condensateurs volants:

Le concept principal de cet onduleur est d'utiliser des condensateurs. Il s'agit d'une connexion en série de cellules de commutation bloquées par condensateur. Les condensateurs transfèrent la quantité limitée de tension aux appareils électriques. Dans cet onduleur, les états de commutation sont comme dans l'onduleur à diode bloquée. Les diodes de serrage ne sont pas nécessaires dans ce type d'onduleurs multiniveaux. La sortie correspond à la moitié de la tension continue d'entrée. C'est un inconvénient de l'onduleur multiniveau à condensateurs volants. Il a également la redondance de commutation dans la phase pour équilibrer les condensateurs volants. Il peut contrôler à la fois le flux de puissance active et réactive. Mais en raison de la commutation haute fréquence, des pertes de commutation se produiront.

EX: onduleur multiniveau de condensateurs volants à 5 niveaux, onduleur multiniveau de condensateurs volants à 9 niveaux.

Cet onduleur est le même que cet onduleur multiple à diode
Dans cet onduleur, seuls des interrupteurs et des condensateurs sont utilisés.

Condensateurs volants à 5 niveaux Onduleur à plusieurs niveaux

Applications des onduleurs à plusieurs niveaux de condensateurs volants

Contrôle du moteur à induction à l'aide du circuit DTC (Direct Torque Control)
Statique était la génération
Applications de conversion AC-DC et DC-AC
Convertisseurs avec capacité de distorsion harmonique
Redresseurs de courant sinusoïdal

Onduleur multiniveau H-Bridge en cascade:

L'onduleur multiniveau H-bride en cascade utilise des condensateurs et des commutateurs et nécessite moins de composants à chaque niveau. Cette topologie se compose d'une série de cellules de conversion de puissance et la puissance peut être facilement mise à l'échelle. La combinaison de la paire de condensateurs et de commutateurs s'appelle un pont en H et donne la tension continue d'entrée séparée pour chaque pont en H. Il se compose de cellules en pont en H et chaque cellule peut fournir les trois tensions différentes telles que zéro, tension continue positive et tension continue négative. L'un des avantages de ce type d'onduleur à plusieurs niveaux est qu'il nécessite moins de composants par rapport aux onduleurs à condensateurs volants et bloqués par diode. Le prix et le poids de l'onduleur sont inférieurs à ceux des deux onduleurs. La commutation douce est possible grâce à certaines des nouvelles méthodes de commutation.

Les onduleurs en cascade à plusieurs niveaux sont utilisés pour éliminer le transformateur encombrant requis dans le cas des onduleurs multiphasés conventionnels, les diodes de serrage requises dans le cas des onduleurs à diode bloquée et les condensateurs volants nécessaires dans le cas des onduleurs à condensateur volants. Mais ceux-ci nécessitent un grand nombre de tensions isolées pour alimenter chaque cellule.

Ex: onduleur multiniveau à 5 ponts en H, onduleur multiniveau à pont 9 à pont en H.

Cet onduleur est également le même que cet onduleur multiple à diode.

5- Onduleur à plusieurs niveaux H-Bridge

Applications de l'onduleur multiniveau H-Bridge en cascade

Entraînements moteurs
Filtres actifs
Entraînements de véhicules électriques
Utilisation de la source d'alimentation CC
Compensateurs de facteur de puissance
Systèmes de liaison de fréquence dos à dos
Interfaçage avec les ressources énergétiques renouvelables.

Avantages de l'onduleur à plusieurs niveaux:

Le convertisseur multiniveau présente plusieurs avantages, à savoir:

1. Tension de mode commun:

“avantages de la commutation de paquets par rapport à la commutation de circuits ”

Les onduleurs à plusieurs niveaux produisent une tension de mode commun, ce qui réduit la contrainte du moteur et n'endommage pas le moteur.

2. Courant d'entrée:

Les onduleurs à plusieurs niveaux peuvent tirer du courant d'entrée avec une faible distorsion

3. Fréquence de commutation:

L'onduleur à plusieurs niveaux peut fonctionner à la fois sur des fréquences de commutation fondamentales qui sont une fréquence de commutation plus élevée et une fréquence de commutation plus basse. Il convient de noter que la fréquence de commutation inférieure signifie une perte de commutation plus faible et un rendement plus élevé est obtenu.

4. Distorsion harmonique réduite:

La technique d'élimination sélective des harmoniques associée à la topologie à plusieurs niveaux permet de réduire la distorsion harmonique totale dans la forme d'onde de sortie sans utiliser de circuit de filtre.

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