Contrôle prédictif à modèle à ensemble de contrôle fini d'un convertisseur à trois voies pour interfacer un système de stockage d'énergie PV-batterie à un système AC autonome triphasé

Résumé Cet article propose une topologie de convertisseur bidirectionnel non isolé multiport qui présente des avantages en termes de multiples opérations simultanées, de conversion en une seule étape, de haute densité de puissance et de pertes de puissance réduites en raison du nombre réduit de commutateurs. Le convertisseur multiport proposé utilise un contrôleur non linéaire centralisé connu sous le nom de contrôleur prédictif à modèle à ensemble de contrôle fini pour gérer le flux d'énergie entre les différents ports. Il traite de l'exploitation parallèle des systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque et de batterie pour les systèmes de courant alternatif (CA) autonomes. Le convertisseur relie la batterie à basse tension au port photovoltaïque à l'aide d'un convertisseur buck/boost bidirectionnel et le port photovoltaïque est connecté à la charge CA autonome par le biais d'un onduleur en pont complet triphasé. Chaque bras du convertisseur triphasé agira à la fois comme un convertisseur de courant continu (CC)/CC bidirectionnel et comme un onduleur simultanément. Seulement six commutateurs gèrent le transfert d'énergie entre tous les ports connectés du système de stockage d'énergie photovoltaïque-batterie lié à la charge CA autonome. Le convertisseur multiport proposé est modélisé mathématiquement et contrôlé par un contrôleur prédictif à modèle à ensemble de contrôle fini. Le système est validé en simulation (puissance de 1 kW) et en environnement expérimental (puissance de 200 W). Le prototype matériel est développé au laboratoire et le contrôleur est implémenté sur une carte de matrice logique reconfigurable. Deux études de cas indépendantes sont réalisées pour valider l'efficacité du système. Le premier scénario concerne un changement d'irradiance solaire, tandis que le second scénario porte sur un changement de charge de sortie.