This thesis investigates the feasibility of hybrid converter based arrangements for High Voltage direct current (HVdc) transmission systems. The conventional HVdc transmission systems, which use Line Commutated Converter (LCC) technology, require ac voltage and large amounts of reactive power to operate; Voltage-Sourced Converter (VSC) based HVdc schemes, on the other hand, while maintaining most of the advantages of LCC-based systems, have overcome a number of disadvantages inherent to conventional LCC systems. Their ability to provide voltage support to very weak ac networks through generating reactive power, while delivering real power, makes them an ideal option for providing reliable power to remote locations. These converters suffer disadvantages such as higher costs, sensitivity to dc-side faults, and smaller ratings in comparison to conventional converters. This research exploits a new approach and introduces a hybrid configuration of VSC and LCC converters. The hybrid converter combines the advantages of these two converter types, while trying to stay far from their disadvantages. The thesis investigates and discusses the benefits of using VSC-LCC hybrid converters for HVdc transmission systems in stations where support of ac voltage is mostly absent (very weak ac system). It concludes that Series Hybrid Converter (SHC) configuration is a promising option for very weak ac system applications comparing to Parallel Hybrid Converter (PHC) option. Using simplified mathematical models and extensive effort on digital time simulation with PSCAD / EMTDC program, the technical feasibility of implementing SHC has been demonstrated.

Les Alimentations Sans Interruption sont utilisées pour assurer la qualité et la continuité de l'énergie fournie aux charges sensibles. Basées sur deux conversions d'énergie électrique, ces alimentations supportent en permanence la puissance de la charge, rendant crucial leur rendement. Cette thèse a exploré différentes voies d'amélioration du rendement du commutateur assurant la conversion : le choix des composants semi-conducteurs, celui de la structure de conversion et du mode de fonctionnement. Le filtrage a été pris en compte sans faire l'objet d'investigations poussées. La méthode d'estimation du rendement, exploitant des données des constructeurs, a permis de quantifier l'impact et les limites de chaque voie explorée. Plusieurs structures de conversion multi-niveaux en commutation douce ont été développées, utilisant un pôle résonant. Enfin, plusieurs expérimentations ont validé les modèles utilisés, le concept du pôle résonant et la réalisation d'un prototype fonctionnel de 125 kVA.

Les avancées des dernières décennies dans le domaine de l'électronique ont permis l'intégration plus facile des dispositifs de commande à base de convertisseur sur un plus grand nombre d'applications. L'utilisation de ces dispositifs de commande offre des avantages importants au niveau du dimensionnement et de l'efficacité énergétique, mais, en contrepartie, leur modèle dynamique présente une complexité accrue en particulier à cause des dynamiques hétérogènes des différents composants. Ainsi, en général, on retrouve une dynamique très rapide liée au changement de fonctionnement des composants et une dynamique du reste du système plus lente par rapport à la première.<br />Les travaux de cette thèse abordent les problèmes de la modélisation hybride de ce type de systèmes. Un des points importants des travaux effectués est la mise en place d'en ensemble d'outils et de méthodes permettant d'obtenir un modèle automate hybride équivalent d'un système physique avec des interrupteurs. Dans l'approche proposée l'automate hybride est obtenu par la composition des équations du système issues de l'approche bond-graph commuté et des contraintes introduites par les interrupteurs.<br />La méthodologie proposée est ensuite utilisée pour définir un modèle de simulation sous Simulink.<br />Le problème de la commande est abordé dans le cadre particulier du démarrage d'un convertisseur à double résonance issu d'une application en imagerie médicale.

Le domaine de la chimie supramoléculaire met en oeuvre des systèmes chimiques complexes formés de composants moléculaires assemblés par des forces intermoléculaires non covalentes dans le but de créer des procédés fonctionnels. La chimie dynamique, fondée sur la constitution de composants réversibles ouvre la voie à la chimie adaptative, où la diversité constitutionnelle d'un système s'organise par sélection sous l'action d'agents externes. Dans l'élaboration de systèmes complexes, l'interconnectivité structurelle entre les différentes molécules peut être représentée de manière schématique par un réseau dynamique constitutionnel. L'utilisation de réseaux de pyridyl-hydrazones et des pyridyl-acylhydrazones met en évidence leurs adaptations orthogonales à des stimuli externes par métallosélection et par photosélection grâce aux dynamiques constitutionnelles, conformationnelles et configurationnelles de ces molécules. Ainsi, une réponse constitutionnelle du système est apportée à un changement d'informations conformationnelles et configurationnelles. Ces systèmes dynamiques permettent aussi la formation de matériaux adaptatifs, et la réalisation de séparations de phases et de modulations de pH photoinduites.

This thesis investigates the feasibility of hybrid converter based arrangements for High Voltage direct current (HVdc) transmission systems. The conventional HVdc transmission systems, which use Line Commutated Converter (LCC) technology, require ac voltage and large amounts of reactive power to operate; Voltage-Sourced Converter (VSC) based HVdc schemes, on the other hand, while maintaining most of the advantages of LCC-based systems, have overcome a number of disadvantages inherent to conventional LCC systems. Their ability to provide voltage support to very weak ac networks through generating reactive power, while delivering real power, makes them an ideal option for providing reliable power to remote locations. These converters suffer disadvantages such as higher costs, sensitivity to dc-side faults, and smaller ratings in comparison to conventional converters. This research exploits a new approach and introduces a hybrid configuration of VSC and LCC converters. The hybrid converter combines the advantages of these two converter types, while trying to stay far from their disadvantages. The thesis investigates and discusses the benefits of using VSC-LCC hybrid converters for HVdc transmission systems in stations where support of ac voltage is mostly absent (very weak ac system). It concludes that Series Hybrid Converter (SHC) configuration is a promising option for very weak ac system applications comparing to Parallel Hybrid Converter (PHC) option. Using simplified mathematical models and extensive effort on digital time simulation with PSCAD / EMTDC program, the technical feasibility of implementing SHC has been demonstrated.

This thesis comprises modeling and simulation of an AC-DC converter (Battery charger). An AC-DC converter may cause a high frequency distortion in the electrical power network or augment the existing distortion caused by other devices connected to the network. The goal is to design a controller for suppressing this noise at a reasonable level. We hope the thesis can be considered as a step forward to solve the original problem. One needs an accurate model of the AC-DC converter, to design such a controller. This study tries to clarify the effects of theline inductance on the performance of the converter by modeling and simulating the converter during the commutation time. The idea is to model and simulate the converter for two different conditions; first in the Normal condition by neglecting the effect of line impedance, second in the Commutation condition by considering the effect of the line impedance on commutation of the diodes. One can perform a complete simulation of the converter with combining these two models. The thesis deals with AC-DC converters, Hamiltonian-port modeling, simulation and MATLAB programming using the functionality of the S-function and SIMULINK.

Parasitic inductance in power modules generates voltage spikes and current ringing during switching which cause extra stress in power electronic devices, increase electromagnetic interference (EMI), and degrade the performance of the power converter system. As newer power devices have faster switching speeds and higher power ratings, the effect of the parasitic inductance of the power module is more pronounced. This dissertation proposes a novel packaging method for power electronics modules based on the concepts of novel switching cells: P-cell and N-cell. It can reduce the stray inductance in the current commutation path in a phase-leg module and hence improve the switching behavior. Taking an insulated gate bipolar transistor (IGBT) as an example, two phase-leg modules, specifically a conventional module and a P-cell and N-cell based module were designed. Using Ansoft Q3D Extractor, electromagnetic simulation was carried out to extract the stray inductance from the two modules. An ABB 1200 V / 75 A IGBT model and a diode model were built for simulation study. Circuit parasitics were extracted and modeled. Switching behavior with different package parasitics was studied based on the Saber simulation. Two prototype phase-leg modules were fabricated. The parasitics were measured using a precision impedance analyzer. The measurement results agree with the simulation very well. A double pulse tester was built in laboratory. Several approaches were used to reduce the circuit and measuring parasitics. From the switching characteristics of the two modules, it was verified that the larger stray inductance in the layout causes higher voltage overshoot during turn off, which in turn increases the turn off losses. Multichip (two in parallel) IGBT modules applying novel switching cells was also designed. The parasitics were extracted and compared to a conventional design. The overall loop inductance was reduced in the proposed module. However, the mismatch of the paralleled branches was larger.

Bibliography: leaves 143-146 / vii, 147 leaves ; 30 cm. / Title page, contents and abstract only. The complete thesis in print form is available from the University Library. / Thesis (Ph.D.)--University of Adelaide, Dept. of Mathematical Physics, 1986

Thesis (Ph. D.)--University of Adelaide, Dept. of Mathematical Physics, 1986. / Includes bibliographical references (leaves 143-146).

Les travaux de recherche entrent dans le cadre de la reconfiguration de lois de commande des systèmes dynamiques présentant divers modes de fonctionnement afin d’assurer les performances désirées. Deux approches d’accommodation ont été proposées pour la commande de ces systèmes dynamiques : une approche passive qui présente un régulateur à paramètres fixes ne garantissant pas les mêmes performances pour différents modes de fonctionnement et une approche active dans laquelle les paramètres du système de commande peuvent être mis à jour selon le mode de fonctionnement détecté. C’est cette deuxième approche basée sur une représentation multi-modèles du système qui a été retenue dans nos travaux.Les erreurs de modélisation correspondant aux variations de conditions de fonctionnement, sont dans ce cas détectées par un algorithme de détection et de localisation de variations de modes de fonctionnement. Il s’en suit une reconfiguration d’une loi de commande par platitude en utilisant le principe de commutation. Cette approche garantit la régulation et la poursuite d’une trajectoire de référence. Pour sa mise en œuvre, un banc de régulateurs, conçu par platitude, a été élaboré pour les modèles discrets plats obtenus autour des divers points de fonctionnement.La détection des modes de fonctionnement est effectuée par une génération de résidus en utilisant un ensemble d’observateurs de type Luenberger dont les gains sont calculés en utilisant l’outil LMI.L'étude de la stabilité ainsi que l'introduction de dispositifs d'anti-emballement liés à la commutation entre les régulateurs, ont été considérés dans l'approche proposée / The work presented in this memory concerns the control reconfiguration of dynamical systems with variation of operating modes in order to ensure the desired performances. For the control of dynamic systems, two approaches of accommodation have been proposed. The passive approach presents a controller with fixed parameters that doesn’t ensure the same performance for different operating modes and an active approach in which the controller settings can be updated according to the variation of the detected operating mode. Our work has therefore focused on this second approach based on multi-models system representation. The modelling errors corresponding to the variations of operating conditions are detected in this case by detection and localization algorithm, consequently, a reconfiguration strategy based on flatness-based switching control is proposed. This approach guarantees the control and the tracking of a reference trajectory. In fact, we have synthesised a discrete flatness-based multi-controllers associated for each operating model obtained from different operating points. Detection of operating modes is done by a residual generation by using Luenberger observers which gains are calculated using the LMI tool. Study of the stability as well as the use of anti-windup devices related to switching between controllers; have been considered in the proposed approach