CHAPITRE 2
REVUE DE LA LITTERATURE
2.1 Introduction
De nombreuses recherches ont été menées
sur un convertisseur électronique de puissance multiple basé sur
des systèmes d'alimentation distribués dans d'autres
systèmes pour traiter plusieurs sources d'entrée. La plupart des
configurations de systèmes adoptées à partir de recherches
antérieures reposent uniquement sur des convertisseurs localisés
dotés de grandes capacités de communication ou sur une technique
de mécanisme d'agent de prise de décision, décrite dans
l'analyse des auteurs (Smolenski, 2012; Lagorse et Simoes, 2009). Sur un jeu de
barres de tension continue, une telle configuration basée sur un
système d'alimentation distribué, localisé et baser sur
plusieurs convertisseurs est présentée sur la fig. 2.1 ci-dessous
:
Figure 2. 1: Système d'alimentation
distribué (Jiang & Fahimi, 2011).
Lorsque les sources d'énergie sont localement
exemptées de faible ou à moyenne puissance, les applications
à plage de puissance telles que les micro-réseaux et les zones
industrielles supérieures. Ces sources d'alimentation distribuées
localement offrent des possibilités d'amélioration de la
répartition de charge entre les différents modules
d'alimentation. Elles sont entièrement basées sur le canal de
communication, car elles introduisent un taux de défaillance accru, une
dégradation de la régulation de
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la charge, une mise en oeuvre complexe avec des coûts de
fabrication et de maintenance élevés. Les systèmes
multi-convertisseurs qui ont été utilisés pour la
communication et les systèmes de batterie (Byungcho et al., 1999) ont
une excellente régulation de la charge avec de puissantes
capacités de partage de charge. Pourtant, ce type de système est
mono spécifique et conçu pour un certain nombre de tâches.
Il ne convient donc pas pour une performance polyvalente des systèmes
énergétiques intelligents.
Par conséquent, le convertisseur d'entrée
universel est l'un des meilleurs candidats pour la production
décentralisée et les infrastructures de réseau
intelligent, car il peut collecter et traiter toutes les sources
d'énergie et stockages d'énergie en une unité
«globale». La topologie à technologie de saisie universelle
présente les avantages suivants : faible coût, densité de
puissance supérieure et gestion simple. Un grand nombre de recherches
ont été menées sur les convertisseurs multi-entrées
au cours des dix dernières années et ont abouti à un large
éventail de topologies. En général, un convertisseur
à entrées multiples peut être classé en deux
catégories : convertisseur à couplage magnétique (CCM) et
convertisseur à couplage électrique (CCE).
En se référant à la topologie du
convertisseur, les méthodes d'ajout de flux, de multiplexage dans le
domaine temporel et de transfert d'énergie magnétique sont
utilisées dans le CCM, en plus de la conversion d'énergie du
côté primaire du convertisseur et du côté secondaire.
Matsuo (2004) a proposé l'une des premières versions de CCM pour
laquelle le domaine temporel est une méthode de multiplexage, cet auteur
a proposé une topologie à entrées multiples basée
sur le retour en amont / le côté secondaire, comme le montre la
figure 2.2 (a). Le multiplexage dans le domaine temporel trouvé dans le
CCM sur la fig. 2.2 (a) est facile à mettre en oeuvre et rend le mode de
fonctionnement en courant discontinu, dont chaque canal est facile à
contrôler ; Cependant, la densité de puissance de telles
topologies est liée à la nature de la topologie flyback / forward
et au réglage du temps de transfert d'énergie
disséqué (Matsuo et al., 2004). Les auteurs Chen (2002), Chlu et
Leung (2007) ont proposé un CCM à entrées multiples
basé sur le principe de dépendance aux flux ; l'énergie
provenant de diverses sources sera transférée au
côté secondaire en ajoutant le flux total dans le noyau
magnétique provenant de chaque canal de conversion.
Néanmoins, pour que l'ajout de flux fonctionne, il
recherche des sources de courant d'onduleur sur chaque entrée et sortie,
car dans la plupart des cas, il s'agit de l'unidirectionnel et il ne convient
pas aux applications des systèmes de stockage
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d'énergie. La Figure 2.2 (b) montre un convertisseur
à entrées multiples basé sur un pont complet et
alimenté par une source de courant, dans lequel nous pouvons voir que le
courant électrique ne va que du côté gauche au
côté droit (Chen, et al., 2002). La méthode
d'énergie de transfert magnétique étant basée sur
l'analyse du flux de puissance, où les réactances en série
XL et le déphasage en tension ä dominent le
y2
flux de pouvoir comme indiqué dans l'équation,
P = sin o
XL
Cette topologie typique à entrées multiples est
un pont complet ou à demi pont. La réactance de fuite du
transformateur est donc utilisée pour le transfert de puissance.
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Figure 2. 2: Convertisseurs à couplage
magnétique (Tao et al., 2008 ).
De Doncker (1991) a proposé la première
littérature sur le concept de topologie à sortie unique,
après quoi les auteurs Peng (2004); Soomro (2014); Liu et Li (2006) ont
se sont convenus de idée qui s'applique aux autres topologies et
versions à entrées multiples. La Fig.2.2 (C) présente le
convertisseur tri-port où les différentes topologies de
contrôle du flux de puissance sont utilisées (Tao et al., 2008 ).
Cependant, il a été constaté que la méthode de
transfert d'énergie magnétique est un paramètre de circuit
car elle est soumise à des performances potentiellement
imprécises. La capacité de disposition actuelle est donc un autre
fait à considérer lors de l'interfaçage spécial
avec une source d'énergie renouvelable telle que la pile à
combustible. D'une autre manière, la méthode de transfert
d'énergie ne s'intéresse pas uniquement à la
régulation du courant mais principalement au contrôle du flux de
puissance. Les convertisseurs à couplage magnétique offrent une
densité de puissance plus élevée et un niveau de tension
de sortie flexible dans la mesure où une technique de commutation forte
et douce peut être appliquée. Pourtant, le
périphérique du circuit CCM a une technique de mise en oeuvre
très complexe pour le partage de charge par rapport à diverses
autres sources et éléments de stockage d'énergie, alors
que le CCM est simple et a une polarité inférieure à 10KW
(Jiang & Fahimi, 2009).
Les CCE sont généralement effectuées avec
des topologies de convertisseur non isolées, telles que buk, boost et
buck-boost. Le flux de puissance de contrôle du CCE est relativement
simple et le circuit périphérique du CCE est
généralement simple. La
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tension de sortie de CCE a moins de flexibilité; Il a
une structure modulaire et un faible coût de fabrication. Par
conséquent, les systèmes CCE sont plus avantageux dans un large
éventail d'applications variées telles que les systèmes
d'automobile et de communication.
Dans la figure 2.3, nous présentons diverses
implémentations de topologies à entrées multiples. Nous
constatons que les auteurs (Marchesoni et Vacca, 2007; Ozpineci et al., Nd) ont
mis en oeuvre l'interface à entrées multiples en regroupant
différentes sources pour obtenir une tension de sortie
élevée, et le schéma de commutation de ces canaux à
entrées multiples peut être le domaine temporel. Multiplexe ou
mélange de multiplexage et de commutation simultanée ; la Figure
2.3 (a) présente une topologie basée sur la cellule de
suralimentation avec une tension d'entrée de pile. Behjati & Davoudi
(2013) ; Benavides & Chapman (2005) Offrent la topologie en abaissement
basée sur le code CCE à entrées multiples et fonctionnant
avec un modèle de commutation multiplexé dans le temps, comme
illustré à la figure 2.3 (b). Kwasinski & Kerin (2007) ont
examiné des sources ayant différents niveaux d'entrée et
ont proposé la topologie avec cellules de commutation Mix-boost et
buck-boost comme application frontale de conversion de micro réseau ;
Comme le montre la figure 2.3 (c), les deux cellules de commutation buck et
boost ont été incorporées dans une autre unité afin
de partager la puissance. Une batterie de sources est également incluse
pour la sortie négative des cellules de commutation buck-boost.
Selon Wai (2007), en utilisant la topologie en mode de
commutation mixte et en pompe de charge, il crée un CCE à
entrées multiples que tous les sous-systèmes auront en commun et
la puissance circulera de manière bidirectionnelle en raison du couplage
inducteur c'est à dire coupler des cellules Buck à d'autres pour
alimenter la charge de l'onduleur ; Il souligne également de proposer
les avantages des onduleurs à entrées multiples tels que (Yang,
2014; Chen et al., 2007) :
1) capaité de transmettre de l'énergie
individuellement ou simultanément du PV et de l'éolienne
directement au réseau ;
2) possibilité de mettre en oeuvre le suivi de point
de puissance maximale (MPPT) présenté dans les systèmes
solaires et l'énergie éolienne, et enfin
3) il permet aux systèmes d'alimentation en
énergie renouvelable de fonctionner dans une plage de tension
d'entrée variable plus élevée.
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Figure 2. 3: Convertisseurs à couplage
électrique
Sur la figure 2.3 sont présentés les
convertisseurs : (a) Stack multi-level (Ozpineci et al., N.d.); (b)
multiplexage multicanal (Benavides et Chapman, 2005); (c) combinaison de
cellules de commutation (Kwasinski & Kerin, 2007); (d) Cellule de
commutation uniforme (Solero et al., 2005).
Les auteurs Solero (2005) ; Jiang et Fahimi (2009) ont convenu
que les cellules boost similaires peuvent former un système de
conversion à entrées multiples utilisé à la fois
pour les systèmes d'immobilisation, les applications mobiles et les
cellules de commutation capables de fournir de l'énergie à la
source comme indiqué à la Fig.2.3 (d).
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