Étude et réalisation des convertisseurs multicellulaires série à IGTB : équilibrage des condensateurs flottants

L'objet de ce travail est l'etude d'une nouvelle methode d'association en serie de composants semi conducteurs pour la realisation de convertisseurs statiques appeles multicellulaires serie. Cette technique permet la mise en serie d'un nombre quelconque de cellules de commutation. Les modes de fonctionnement et les formes d'ondes qui en resultent sont analysees en regime permanent : - des rapports cycliques identiques appliques a toutes les cellules de commutation sont necessaires pour assurer une repartition equilibree de la tension sur les interrupteurs. - des dephasages canoniques entre les signaux de commande des cellules de commutation optimisent les formes d'ondes du point de vue harmonique. Un bras d'onduleur 8 niveaux mettant en serie sept cellules de commutations a igbt est fonctionnant sous 4kvdc/300aeff a permis de valider experimentalement cette structure. Dans une deuxieme partie, nous etudions les regimes transitoires de ces convertisseurs. Trois boucles regulant les tensions aux bornes des condensateurs flottants sont deduites du modele moyen de ces convertisseurs. Rendus possibles par cette regulation, des modes de fonctionnements avec des dephasages differents sont etudies : ils permettent de reduire la taille des condensateurs flottants. Enfin, un modele harmonique des cellules de commutation est utilise pour expliquer un phenomene appele equilibrage naturel : en boucle ouverte, le convertisseur tend naturellement vers un regime permanent equilibre. Une explication theorique de ce phenomene est developpee pour aboutir a l'elaboration d'un circuit auxiliaire permettant d'ameliorer la dynamique de l'equilibrage naturel.