Analyse de l’Impact de la Technique de Commande sur les Performances d’un Onduleur de Tension

Abstract

Ce travail est consacré à l’étude comparative des différentes stratégies de commande appliquées à un onduleur de tension triphasé alimentant une charge résistive-inductive. L’objectif principal est d’évaluer l’influence de ces stratégies sur la qualité de l’énergie délivrée, l’efficacité énergétique et les performances harmoniques de l’onduleur. Neuf stratégies de commande ont été développées et implémentées sous MATLAB, à savoir : la commande pleine onde, la commande décalée, la MLI classique, la MLI avec injection de la troisième harmonique, la commande par hystérésis, la MLI discontinue, la MLI par surmodulation, la MLI calculée et la MLI vectorielle. Une analyse comparative a été réalisée en se basant sur plusieurs critères tels que le taux de distorsion harmonique (THD), les pertes de commutation, les pertes par conduction, la puissance utile et le rendement énergétique. Les résultats obtenus montrent que la commande par hystérésis présente la meilleure qualité de courant avec un THDI minimal, tandis que la technique MLI vectorielle offre le meilleur compromis entre rendement, exploitation du bus continu et qualité spectrale. Cette dernière a ainsi été retenue comme la solution technologique la plus adaptée aux applications industrielles. Enfin, une confrontation des résultats aux exigences de la norme IEEE 519-2014 a permis d’évaluer la conformité des différentes techniques de commande. Mot-clés : Onduleur de tension; Technique de commande; MLI vectorielle; Taux de distorsion harmonique; performances énergétiques; Norme IEEE 519-2014. Abstract This work is dedicated to a comparative study of various control strategies applied to a three-phase voltage source inverter feeding a resistive-inductive load. The primary objective is to evaluate the influence of these strategies on the quality of the delivered power, energy efficiency, and the harmonic performance of the inverter. Nine control strategies were developed and implemented in the MATLAB environment, namely: square-wave control, phase-shifted control, conventional PWM, third-harmonic injection PWM, hysteresis current control, discontinuous PWM, overmodulation PWM, programmed modulation, and space vector modulation PWM. A comprehensive comparative analysis was carried out based on several key performance indicators, such as total harmonic distortion (THD), switching losses, conduction losses, useful output power, and overall energy efficiency. The simulation results demonstrate that while hysteresis control exhibits the superior current quality with a minimal THDI, the space vector technique provides the optimal trade-off between power efficiency, DC-bus utilization, and spectral quality. Consequently, the latter was selected as the most suitable technological solution for industrial applications. Finally, a benchmarking of the results against the strict requirements of the IEEE 519-2014 standard was performed to assess the regulatory compliance of each control technique. Keywords: Voltage inverter; Control technique; Space vector PWM; Total harmonic distortion; Energy performance; IEEE 519-2014 standard. ملخص حمالا مقاومياا يركز هذا العمل على دراسة مقارنة الستراتيجيات التحكم المختلفة المطبقة على منوب جهد ثالثي األطوار يغذي ُمخرجة، وكفاءة الطاقة، وأداء التوافقيات للعاكس. تم ا حثيا. الهدف الرئيسي هو تقييم تأثير هذه االستراتيجيات على جودة الطاقة ال تطوير تسع استراتيجيات تحكم وتطبيقها باستخدام برنامج :MATLAB التحكم بالموجة الكاملة، والتحكم بإزاحة الطور، وتعديل عرض النبضة التقليدي، وتعديل عرض النبضة مع حقن التوافقي الثالث، والتحكم بالتخلف، وتعديل عرض النبضة المتقطع، وتعديل عرض النبضة بالتعديل الزائد، وتعديل عرض النبضة المحسوب، وتعديل عرض النبضة الشعاعي. بنا على عدة معايير، تشمل التشوه التوافقي الكلي، وفقد التبديل، وفقد التوصيل، وقدرة الخرج، وكفاءة الطاقة. اء أ تحليل مقارن ُجري تُظهر النتائج أن التحكم بالتخلف يوفر أفضل جودة للتيار مع أدنى حد من التشوه التوافقي الكلي، بينما يوفر تعديل عرض النبضة الشعاعي أفضل توازن بين الكفاءة، واستخدام ناقل التيار المستمر، وجودة الطيف. لذلك، تم اختيار األخير باعتباره الحل التقني األنسب للتطبيقات الصناعية. وأخي ارا، سمحت مقارنة النتائج بمتطلبات معيار 519-2014 IEEE بتقييم مدى توافق تقنيات التحكم المختلفة. الكلمات المفتاحية: عاكس الجهد؛ تقنية التحكم؛ تعديل عرض النبضة االتجاهي؛ التشوه التوافقي الكلي؛ كفاءة الطاقة؛ معيار IEEE 519-2014.