Stratégies de modulation

Maintenant que des expressions permettant le contrôle des courants à partir des fonctions de commutation sont disponibles, il est primordial de trouver comment produire ces dites fonctions. Au cours des années, plusieurs méthodes ont été utilisées afin de produire des références pour les sources d’énergie alternative tels que les onduleurs. Bien que beaucoup de méthodes aient été développées, certaines d’entre-elles sont considérées comme désuètes, de par la quantité élevée d’harmoniques contenues dans la tension produite. D’autres sont considérées comme étant plus lourdes, en raison de la puissance de calcul nécessaire à leur implémentation.

Les méthodes de contrôle des onduleurs sont multiples et ont beaucoup évolués au fil du temps. L’augmentation de l’accessibilité de la logique de contrôle, qui ne cesse de gagner en puissance de calcul tout en réduisant son coût, est un des principaux facteurs contribuant à cette évolution.

Modulation 180 degrés

Cette technique de modulation fait partie des plus élémentaires. Elle tire son nom de la période de conduction de chaque semi-conducteur qui est passant pendant la moitié du cycle électrique. La modulation 180 degrés est réalisée en imposant successivement, avec un décalage de 2π/3 degrés, la tension du lien DC sur chaque branche de l’onduleur. Toutefois, cette tension n’est pas imposée directement sur la tension de phase, mais sur la tension de ligne de la machine. Par exemple, dans le cas de l’angle « 0 », les transistors Q1, Q5 et Q6 sont en conduction, alors que les transistors Q2, Q3 et Q4 sont considérés comme des circuits ouverts. Les tensions aux points milieux des phases a, b et c sont donc respectivement VDC, 0V et 0V.

Dans certains cas, le point « O » de la machine est court-circuité avec le point neutre du lien DC. Il en résulte que la tension imposée sur chaque phase est égale à VDC lorsque le transistor supérieur de sa branche est passant. Par contre, comme conséquence directe de ce raccord, un courant apparaît dans le fil neutre de la machine et la composante homopolaire n’est donc pas nulle. la tension VDC est répartie asymétriquement de chaque côté du point milieu. Cela implique que la tension du point milieu est sujette à varier selon le nombre de branches connectées aux bornes positives et négatives de VDC. À la figure 4.6, un seul enroulement est branché à la borne positive contre deux branches sur la borne négative. Comme les phases de la machine sont considérées comme étant balancées, cela implique que l’impédance entre le point milieu et la borne négative est deux fois plus faible que celle entre le point milieu et la borne positive, et donc la tension également deux fois plus faible. Au cours d’un cycle électrique, les cas rencontrés sont multiples.

Modulation de largeur d’impulsion

La MLI est une technique utilisée afin de pouvoir contrôler la tension de sortie d’un convertisseur à semi-conducteurs. Comme ces dispositifs fonctionnent généralement avec des états binaires, à l’exception des dispositifs multi-niveaux pouvant appliquer plus de deux niveaux de tension à la sortie du convertisseur, des méthodes ont été développées afin de pouvoir faire varier la tension de sortie de ces convertisseurs. L’idée générale est de contrôler la tension de sortie à chaque branche de l’onduleur en affectant la durée de conduction des semi-conducteurs en terme de pourcentage de temps de conduction sur une période donnée, aussi appelé rapport cyclique. Il faut savoir que la tension de sortie de chaque convertisseur est une fonction, souvent non-linéaire, qui dépend essentiellement du rapport cyclique.

Il est possible d’appliquer la MLI directement à la modulation 180 degrés, Cela a pour effet de réduire l’amplitude de la fondamentale proportionnellement au facteur cyclique mais, malheureusement, en plus de rajouter des harmoniques à la fréquence de commutation, le contenu fort en harmoniques est toujours présent, surtout pour les harmoniques basses fréquences (Paul C. Krause (2002)). Cette faible qualité d’onde a été en partie corrigée par d’autres approches de modulation telle que la modulation sinus triangle.