Commande prédictive par modèle d'un système photovoltaïque CSI7 sans transformateur visant à réduire le courant de fuite et le taux de distorsion harmonique totale (THD)

Les onduleurs à source de courant (CSI) ont suscité un vif intérêt pour les applications photovoltaïques raccordées au réseau grâce à leurs capacités intrinsèques de limitation de courant et à leur fiabilité supérieure. Parmi ceux-ci, la modification de l’onduleur CSI à sept commutateurs (CSI7) avec un chemin de retour de courant interne s’est imposée comme une solution sans transformateur prometteuse pour isoler les courants de fuite. Cependant, le contrôle de ce matériel représente un véritable défi. La modulation d’impulsions en vecteur spatial (SVPWM) classique suppose un courant de liaison CC constant, ce qui entraîne son échec face à la dynamique CC très variable induite par le fonctionnement fréquent du septième commutateur. De plus, l’application directe d’une régulation prédictive standard à ce matériel provoque de graves résonances à haute fréquence au sein du chemin de retour en raison des fréquences de commutation variables. Cet article comble ces lacunes en proposant une stratégie avancée de commande prédictive à modèle à ensemble de contrôle fini (FCS-MPC), optimisée pour le matériel. Tout d’abord, le cadre proposé intègre le suivi dynamique du courant continu directement dans le modèle prédictif. Cela permet de s’adapter aux fluctuations variables dans le temps, en supprimant activement l’ondulation et en permettant l’utilisation d’une inductance de courant continu nettement plus petite. Deuxièmement, pour résoudre les résonances à haute fréquence, une nouvelle stratégie de commutation à temps de chevauchement est introduite ; en acheminant le courant via le commutateur de dérivation (S7) pendant les transitions vectorielles actives, elle empêche la résonance tout en garantissant une commutation à courant nul (ZCS) pour les commutateurs principaux (S1–S6). Enfin, une fonction de coût à trois objectifs est formulée afin de pénaliser directement les écarts temporels de la tension en mode commun (CMV) prédite, supprimant ainsi la cause première du courant de fuite à la terre. Des essais complets de simulation en boucle fermée ( Simulation HIL , HIL) et des validations physiques dans des conditions de fonctionnement variant dynamiquement démontrent que le FCS-MPC proposé offre une robustesse supérieure, des réductions substantielles de la distorsion harmonique totale (THD) et une atténuation efficace du courant de fuite par rapport aux contrôleurs CSI7 traditionnels.