Hybrid control of power converters
Commande hybride pour des convertisseurs de puissance
Résumé
This thesis proposes the design of hybrid control laws for power electronics converters. These new type of control laws are based on some hybrid models which capture the macroscopic dynamical behaviors of such electronic devices, essentially its hybrid nature. In the context of the regulation of DC-DC or AC-DC converters, applying the hybrid dynamical theory, the proposed control laws are proved to ensure the stability of the closed loop as well as some LQ performances. For a half-bridge inverter (DC-AC converter), a hybrid control law is proposed in order that the output voltage tracks a desired sinusoidal reference. In the case of unknown load, an adaptive control law is coupled to the hybrid control allowing the estimation of the load and therefore leading to a more precise regulation or tracking. Notice that in order to achieve a perfect regulation or tracking, an infinite frequency is often mandatory for the proposed control laws, which is inappropriate in practice. To tackle this problem, a space- or time-regularization are added to the hybrid closed-loop ensuring a dwell time between two consecutive jumps and reducing thus drastically the switching frequency.
Cette thèse propose la conception de lois de commandes hybrides pour les convertisseurs électroniques de puissance. Ce nouveau type de lois de commande est basé sur l'utilisation de modèles hybrides qui capturent les comportements dynamiques macroscopiques de ces dispositifs électroniques, essentiellement leur nature hybride. Dans le contexte de la régulation des convertisseurs DC-DC ou AC-DC, en appliquant la théorie des systèmes hybrides, il est ainsi prouvé que les lois de commandes proposées assurent la stabilité de la boucle fermée ainsi que certaines performances de type LQ. Pour un onduleur en demi-pont (convertisseur DC-AC), une loi de commande hybride est proposée afin que la tension de sortie suive une référence sinusoïdale souhaitée. Dans le cas d'une charge inconnue, une loi de commande adaptative est alors couplée à la commande hybride permettant l'estimation de la charge et donc une régulation ou un suivi de trajectoire plus précis. Notons que pour obtenir une régulation ou un suivi parfait, une fréquence infinie est souvent obligatoire pour les lois de contrôle proposées, ce qui est inappropriée en pratique. Pour résoudre ce problème, une régularisation de l'espace d'état ou du temps est ajoutée à la boucle fermée assurant un temps de maintien entre deux sauts consécutifs et réduisant ainsi considérablement la fréquence de commutation.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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