Commande par Mode Glissant d’un Redresseur Triphasé à MLI

Abstract

Power quality has become a major concern in modern industrial systems due to the increasing integration of static power converters, particularly three-phase Pulse Width Modulation (PWM) rectifiers. Although these devices provide high-performance energy conversion, their operation may generate harmonic disturbances that significantly degrade power quality, especially through an increase in the Total Harmonic Distortion (THD) and a deterioration of the power factor. In this context, the implementation of advanced control strategies is essential to ensure effective rectifier control, achieve optimal regulation of electrical variables, and minimize disturbances injected into the electrical grid. This thesis presents a comparative study of the main control techniques applied to three-phase PWM rectifiers, namely Hysteresis Current Control (HCC), Voltage-Oriented Control (VOC), and Sliding Mode Control (SMC). Each control strategy is analyzed in terms of dynamic performance, robustness against disturbances, input current quality, and power factor improvement. The simulation results demonstrate the superior performance of the Sliding Mode Control (SMC) strategy, mainly due to its high robustness and fast dynamic response. This approach achieves a low Total Harmonic Distortion (THD), a power factor close to unity, and a significant enhancement in overall power quality. However, the chattering phenomenon, which is inherent to this control method, remains a limitation that requires appropriate mitigation techniques ------------------------------------------------------------------- تُعد جودة الطاقة الكهربائية من القضايا الأساسية في الأنظمة الصناعية الحديثة، وذلك بسبب التزايد المستمر في استخدام محولات القدرة الساكنة، وخاصة المقومات ثلاثية الطور المعتمدة على تعديل عرض النبضة (PWM). وعلى الرغم من أن هذه الأجهزة توفر أداءً عالياً في تحويل الطاقة، إلا أن تشغيلها قد يؤدي إلى توليد اضطرابات توافقية تؤثر بشكل كبير على جودة الطاقة الكهربائية، لا سيما من خلال زيادة معدل التشوه التوافقي الكلي (THD) وتدهور معامل القدرة. في هذا السياق، يصبح اعتماد استراتيجيات تحكم متقدمة أمراً ضرورياً لضمان التحكم الفعّال في المقوم، وتحقيق تنظيم أمثل للمتغيرات الكهربائية، والحد من الاضطرابات المحقونة في الشبكة الكهربائية. يقدم هذا العمل دراسة مقارنة لأهم تقنيات التحكم المطبقة على المقومات ثلاثية الطور المعتمدة على تعديل عرض النبضة (PWM)، وهي: التحكم بالهيستريسيس (HCC)، التحكم الموجه بالجهد (VOC)، والتحكم بالوضع الانزلاقي (SMC). وقد تم تحليل كل استراتيجية من حيث الأداء الديناميكي، والمتانة في مواجهة الاضطرابات، وجودة التيار، وتحسين معامل القدرة. أظهرت نتائج المحاكاة تفوق استراتيجية التحكم بالوضع الانزلاقي (SMC)، ويرجع ذلك بشكل أساسي إلى متانتها العالية وسرعة استجابتها الديناميكية. وقد مكّنت هذه الطريقة من تحقيق انخفاض ملحوظ في معدل التشوه التوافقي الكلي (THD)، والوصول إلى معامل قدرة قريب من الواحد، بالإضافة إلى تحسين كبير في جودة الطاقة الكهربائية بشكل عام. ومع ذلك، فإن ظاهرة الثرثرة (Chattering)، الملازمة لهذه التقنية، لا تزال تمثل أحد القيود التي تتطلب حلولاً مناسبة للتخفيف من تأثيرها ---------------------------------------------------------------------- La qualité de l’énergie électrique représente un enjeu majeur dans les systèmes industriels modernes, en raison de l’intégration croissante des convertisseurs statiques, notamment les redresseurs triphasés à modulation de largeur d’impulsion (MLI). Bien que ces dispositifs offrent des performances élevées en matière de conversion d’énergie, leur utilisation peut engendrer des perturbations harmoniques affectant significativement la qualité de l’énergie électrique, en particulier à travers l’augmentation du taux de distorsion harmonique (THD) et la dégradation du facteur de puissance. Dans ce contexte, l’adoption de stratégies de commande performantes devient indispensable afin d’assurer un contrôle efficace du redresseur, de garantir une régulation optimale des grandeurs électriques et de limiter les perturbations injectées dans le réseau électrique. Ce mémoire présente une étude comparative des principales techniques de commande appliquées au redresseur triphasé à MLI, à savoir la commande à hystérésis (HCC), la commande orientée tension (VOC) et la commande par mode glissant (SMC). Chaque stratégie est analysée en termes de performances dynamiques, de robustesse face aux perturbations, de qualité du courant absorbé et d’amélioration du facteur de puissance. Les résultats de simulation obtenus mettent en évidence les performances supérieures de la commande par mode glissant, notamment grâce à sa forte robustesse et sa rapidité de réponse. Cette approche permet d’obtenir un faible taux de distorsion harmonique (THD), un facteur de puissance proche de l’unité, ainsi qu’une amélioration significative de la qualité de l’énergie électrique. Toutefois, le phénomène de chattering, inhérent à cette méthode, demeure une limitation nécessitant des solutions d’atténuation appropriées.