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Une fonction de transfert importante dans laquelle la tension du réseau est considérée comme une source de tension idéale capable de décharger toutes les fréquences

harmoniques est donnée par H',',c', = ^L9/_vt extrait par la fonction de transfert ci-dessus.

Si la tension du réseau est supposée être une source de tension idéale et représente un court-circuit pour les fréquences harmoniques, pour l'analyse du filtre V₉ est

supposé être V₉ = 0. Ainsi, dans le cas d'onduleur à commande de courant, la fonction de transfert LCL en négligeant l'amortissement sera :

Après manipulations, la fonction de transfert avec résistance d'amortissement devient alors :

4.4.3 Harmoniques

Les harmoniques de courant de sortie injectés dans le réseau de distribution par l'onduleur peuvent être diminués avec un filtre LCL légitimement planifié, par opposition à un filtre de base L ou LC. L'objectif final étant d'analyser et de montrer la réponse en fréquence des filtres (LCL et L). En acceptant des pièces sans perte et une bonne tension de réseau sinusoïdale à la fréquence fondamentale, vous pouvez obtenir le modèle harmonique d'un filtre LCL, comme indiqué dans la Fig.4.8. (Karshenas & Saghafi, 2013).

Figure 4. 9 : Modèle harmonique monophasé d'un filtre LCL pour h?1
(Karshenas & Saghafi, 2013).

La tension du réseau apparaît comme un court-circuit dans ce modèle pour h?1. Par conséquent, toutes les réactances sont définies à la fréquence fondamentale comme suit : ?? = ???? ; ???? = ?????? ?????? ???? = 1 ????

Basé sur le modèle de Fig.4.8, la fonction de transfert en termes de ??h?? à partir de ???? à ?? est obtenu par :

En réécrivant 4.27 en termes de réactance de fréquence fondamentale, il en résulte :

La magnitude de la fonction de transfert d'un simple L filtre de ???? à ?? ??????

Fig.4.9 montre une courbe de |????????| and |????| contre l'ordre harmonique avec X=0.001 par unité, Xc = 2pu et Xg =X/5. Il est clair que le filtre LCL a une meilleure atténuation, en particulier aux fréquences supérieures au 50^eme harmonique. Bien qu'il soit généralement souhaitable de maintenir les courants harmoniques injectés dans le convertisseur plus faibles, la taille et le coût du filtre seront donc réduits ou minimisés. À cet égard, le courant d'ondulation ainsi que sa fréquence dominante dans différents composants doivent être soigneusement calculés. Cependant, l'influence du filtre sur les performances en boucle fermée de l'ensemble du système doit également être bien analysée.

Figure 4. 10: |???????? | et |????| par rapport au nombre harmonique 4.4.4 Procédure de conception du filtre LCL

Le filtre LCL est expliqué en tant que filtre de troisième ordre qui présente une atténuation d'environ 60 dB pour les fréquences supérieures à la fréquence de résonance. Le filtre LCL a pour objectif fondamental de minimiser les harmoniques

d'ordre élevé du côté sortie de l'onduleur. Cependant, une conception inappropriée du filtre LCL entraîne une augmentation de la distorsion d'où l'importance d'une conception appropriée du filtre LCL. La représentation du filtre LCL d'un onduleur triphasé est représentée dans le Fig.4.11 ci-dessous :

Figure 4. 11: Représentation du modèle de filtre LCL pour un onduleur triphasé

Certaines caractéristiques doivent être prises en compte lors de la conception des filtres LCL, telles que l'ondulation du courant de sortie de l'onduleur, les variations de la puissance maximale de la capacité du filtre ainsi que l'atténuation de l'ondulation de la commutation. Généralement, le courant d'ondulation est réglé entre 10% et 25%, le condensateur ne dépasse pas 5% de la valeur de la diminution de la puissance nominale et l'atténuation de l'ondulation est limitée à 20% et le rapport onduleur à réseau est compris entre 0 et 1. Pour l'amortissement passif ou actif, une résistance est généralement connectée en série au condensateur car les besoins en puissance réactive peuvent faire en sorte que la résonance du condensateur interagisse avec le réseau. Cette solution est parfois appelée l'amortissement passif, une technique simple et fiable. Or un inconvénient d'une forte augmentation des pertes de chaleur dans le système diminue donc l'efficacité du filtre (Massawe & Norum, 2013; Hassalne et al., 2014).

Certains paramètres sont importants lors de la sélection du filtre LCL, tels que la puissance nominale de l'onduleur, la fréquence du réseau et la fréquence de commutation (Reznik et al., 2014).

Pour concevoir le filtre utilisé pour cette thèse, les paramètres suivants seront nécessaires : VLL tension de la ligne (qui est considérée comme la tension de sortie de l'onduleur), la tension de phase Vph (tension de sortie de l'onduleur), Pn puissance

active nominale, Vdc est la tension de liaison du cc, fg comme la fréquence du réseau et fsw comme fréquence de découpage.

Le tableau 4.3 ci-dessous montre les paramètres utilisés pour le calcul des composants du filtre. Ces paramètres sont conçus pour gérer une puissance d'environ 10 KVA sur 15 KW.

Paramètres intitulés Valeurs
Puissance nominale de l'onduleur	Pn	15 kw, 3 phase
Tension alternative entre ligne	VLL	400V
Tension de phase alternative	Vph	230V
Période	Ts	100us
CC - Tension de liaison	VBus	800V
Fréquence du réseau	f_g	50 HZ
Fréquence de commutation de l'onduleur	fsw	10 KHZ
Intervalle de modulation	ma	0 < ma <1

En utilisant les paramètres fournis dans le tableau 4.3, l'impédance de base et la capacité sont calculées comme suit :

En minimisant les ondulations dans le courant de sortie de l'inductance côté onduleur, on atteint généralement 10 à 20% du courant nominal. Et choisir l'inducteur côté onduleur à 5% de l'impédance de base totale permettant donc à l'ondulation du courant de respecter la limite requise de 10% de la valeur nominale du courant.

???????? =

????L1

????

????????s L₁=

???????? X ????

????

0.05 X 10.667

2?? 50

= 1.698????

À partir de l'inducteur de l'onduleur (L₁) calculé ci-dessus, le filtre LCL devrait minimiser l'ondulation actuelle au-dessous de 10% et une réduction supplémentaire de l'ondulation de 2% lorsque l'inducteur côté réseau (L₂) est introduit où les calculs sont effectués par :

L'atténuation des ondulations est déterminée par la constante «r» défini comme la relation entre l'inductance côté onduleur et l'inductance côté réseau qui est l'objectif principal de l'inductance côté réseau. En traçant les résultats avec plusieurs valeurs de «r» il aide à évaluer la fonction de transfert de filtre dans un certain intervalle de fréquence de résonance (Reznik et al. 2014).

L'équation 4.32 ci-dessous présente la relation entre le courant harmonique généré par le réseau et le courant harmonique généré côté onduleur.

Avec r, Cb et x comme facteur de relation entre les inductances, la capacité de base et le facteur de capacité du filtre. Par conséquent, le facteur d'atténuation souhaité est déterminé en définissant la valeur de r dans l'équation (4.31). L'inductance totale du filtre LCL est considérée comme égale à 0,09 par unité, la réactance inductive étant calculée par :

La variation maximale du facteur de puissance prise en compte pour concevoir la capacité de filtrage dans cette recherche est de 5% observée par le réseau, qui est multipliée par la valeur de l'impédance de base du système. La capacité du filtre C1 sert de l'évier pour les harmoniques à haute fréquence, elle est déterminée en définissant un pourcentage ne dépassant pas 5% de la capacité de base Cb (Adekola, 2015). Par conséquent, le pourcentage choisi est de 5% pour cette conception et il est exprimé par :

La fonction de transfert de filtre à une fréquence de résonance spécifique est calculée sur la base de l'impédance nominale du réseau lorsque les résultats obtenus pour un certain nombre de valeurs de `r' sont tracés. Par conséquent, pour éviter la résonance, la résistance d'amortissement Rf connectée en série avec le condensateur pour réduire l'ondulation sur la fréquence de commutation (Massawe & Norum, 2013).

La valeur choisie pour la résistance d'amortissement doit être égale à un tiers de l'impédance du condensateur de filtrage à la fréquence de résonance (Reznik et al. 2014). La résonance de filtrage est calculée ci-dessous :

La valeur de la fréquence de résonance est calculée dans l'équation 4.35 et elle satisfait à l'exigence qui est d'environ 5% de la fréquence de commutation dans laquelle la moitié de la fréquence de commutation est autorisée. Cela dépasse également la valeur minimale souhaitée, qui doit être égale à 10 fois la fréquence nominale. Ceci est exprimé dans l'équation 4.36 (Teodorescu et al., 2011).

Dans le cas où l'amortissement passif doit être réalisé, une résistance Rf qui agit comme la résistance d'amortissement est connecté en série avec le condensateur de filtrage C1. L'amortissement passif contribue à la stabilité du système de contrôle de l'onduleur (Massawe & Norum, 2013). Plus la valeur de la résistance d'amortissement

est élevée, meilleur est l'effet d'amortissement, mais cela peut avoir un effet négatif sur l'efficacité ce qui n'est pas souhaitable. La valeur de la résistance d'amortissement est calculée en 4.37 :

Les valeurs calculées pour la conception du filtre LCL pour ce projet sont fournies dans le tableau 4.4.

Paramètres Intitulé Valeurs
Inductance du filtre LCL (côté inverseur)	L1	1.698m??
Capacité du filtre LCL	C1	14.9203uF
Inductance du filtre LCL (côté réseau)	L2	1.358m??
La résistance de l'inducteur est approximative	r1	0.5n

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4.4.2 Réponse en fréquence et fonction de transfert

4.4.3 Harmoniques