Etude et simulation d’un onduleur de tension pont en H multi-niveaux en cascade

Abstract

Multilevel inverters such as flying capacitor, diode clamped, and cascaded H-bridge inverters are very popular particularly in medium and high power applications. This paper focuses on a cascaded H-bridge module using a single and three phases direct current (DC) source in order to generate an 3, 5 and 7 level output voltage. The noble approach reduces the number of switches and gate drivers, in comparison with a conventional method. Different modulation techniques can be used for the multilevel inverter, but this work features modulation techniques known as sinusoidal pulse width modulation (SPWM).This modulation is advantageous for high to medium power applications because it supply sinusoidal voltage at higher switching frequencies with a low switching stress, and low total harmonic distortion (THD). Based on the simulation result obtained, it appears SPWM has the ability to eliminate selected harmonics by chopping off the fundamental output component. The performance evaluation of the proposed cascaded multilevel inverter is performed using PSIM simulation package on MATLAB Simulink.

Résumé Les onduleurs multi-niveaux tels que les onduleurs à condensateurs flottants, les onduleurs à diode on bouclage et les onduleurs à pont en H en cascade sont très populaires, en particulier dans les applications de puissance moyenne et élevée. Ce document se concentre sur un module de pont en H en cascade utilisant une source de courant continu (DC) monophasé et triphasé afin de générer une tension de sortie de 3, 5 et 7 niveaux. L’approche noble réduit le nombre d’interrupteurs et d’interrupteurs de porte, par rapport à une méthode conventionnelle. Différentes techniques de modulation peuvent être utilisées pour l’onduleur multi-niveaux, mais ce travail comporte une technique de modulation connue sous le nom de modulation de largeur d’impulsion sinusoïdale (MLIS). Cette modulation est avantageuse pour les applications de puissance élevée et moyenne car elle fournit une tension sinusoïdale à des fréquences de commutation plus élevées avec une faible contrainte de commutation et une faible distorsion harmonique totale (THD). A partir les résultats de simulation obtenue, il semble que SPWM ait la capacité d’éliminer les harmoniques sélectionnées en coupant le composant de sortie fondamental. L’évaluation des performances de l’onduleur multiniveau en cascade proposé est réalisée à l’aide du package de simulation PSIM sur MATLAB Simulink. ملخص المموجاتمتعددةالمستوياتمثلالمموجذوالمكثفةالطائرة،والمموجثنائيالصماموالمموجH-bridgeتحظىبشعبيةكبيرةوخاصةفيتطبيقاتالطاقةالمتوسطةوالعالية. تركزهذهالمذكرةعلىالمموجH-bridgeالمتتاليحيثيستعملمصدرتيارمستمراأحادياوثلاثيالمصدرمنأجلتوليدتيارذو 3 و5 و7 مستويات. ميزةالنهجالمتبعأنهيقللمنعددمنالقواطع،بالمقارنةمعالطريقةالتقليدية. يمكناستخدامتقنياتالتشكيلالمختلفةللمموجمتعددالمستويات،ولكنهذاالعمليركزعلىتقنياتالتشكيلالمعروفةباسمتعديلعرضالنبضالجيبيSMLIهذاالتشكيلمفيدلتطبيقاتالطاقةالعاليةوالمتوسطةلأنهيوفرالجهدالجيبيعندتردداتالتبديلالأعلىمعإجهادتبديلمنخفض،وتشوهتوافقيإجماليمنخفض.TDHاستناداإلىنتائجالمحاكاةالتيتمالحصولعليها،يبدوأنSMLIلديهالقدرةعلىالتقليلمنالتوافقياتالمحددةعنطريققطعمكونالإخراجالأساسي. يتمإجراءتقييمأداءالمموجمتعددالمستوياتالمتتاليالمقترحباستخدامحزمةمحاكاةPSIMعلىMATLAB Simulink