CONTRIBUTION A LA MODELISATION COMPORTEMENTALE DES COMPOSANTS DE PUISSANCE EN COMMUTATION PDF Download
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Author: KAMEL.. BESBES
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CONSTRUCTION DE NOUVEAUX MODELES POUR LES DIODES ET LES TRANSISTOR MOS DE PUISSANCE, PERMETTANT D'AMELIORER L'ETUDE DES CIRCUITS ASSOCIANT CES DEUX COMPOSANTS
Author: KAMEL.. BESBES
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CONSTRUCTION DE NOUVEAUX MODELES POUR LES DIODES ET LES TRANSISTOR MOS DE PUISSANCE, PERMETTANT D'AMELIORER L'ETUDE DES CIRCUITS ASSOCIANT CES DEUX COMPOSANTS
Author: Olivier Hamel
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Ce mémoire traite de la modélisation comportementale d'interrupteurs de puissance en commutation. Deux composants de puissance sont modélisés : la diode et le transistor M.O.S. Chaque composant est considéré comme une "boîte noire", ce formalisme possède de nombreux avantages tels que : un très bon comportement numérique, peu de paramètres physiques à extraire, la facilité d'association des différentes boîtes noires, En ce qui concerne la diode, cette étude, bien que basée sur les équations classiques des semiconducteurs, est originale et permet d'obtenir un modèle qui donne entière satisfaction dans un large domaine de conditions de commutation. A partir du modèle classique et semi-empirique du transistor M.O.S., un modèle qui prend en compte les capacités non linéaires est développé. Ce modèle donne des résultats cohérents aussi bien sur charge résistive qu'inductive. L'association de ces deux modèles permet de simuler une cellule élémentaire de commutation et d'obtenir des résultats réalistes. Ce travail est la première étape pour la réalisation d'un outil de simulation performant pour la C.A.O. en électronique de puissance
Author: Adrian Maxim
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Languages : en
Pages : 240
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Les travaux présentés dans cette thèse ont pour objet le développement de nouveaux modèles SPICE comportementaux, basés sur les phénomènes physiques des composants mais utilisant les méthodes de modélisation comportementale. Les principaux avantages sont d'une part la modélisation aisée des phénomènes physiques supplémentaires en les décrivant par des équations non linéaires et d'autre part la réduction du temps de calcul et l'augmentation de la précision. Cette méthodologie permet la transportabilité sur divers simulateurs "spice". Elle est appliquée aux principaux composants de puissance et aux composants magnétiques. Ce travail commence par une synthèse des méthodes de modélisation existantes. Les autres chapitres décrivent la méthodologie utilisée pour chaque composant. Le chapitre II présente les principes de la modélisation comportementale dans les simulations de circuits et définit des éléments de base utilisés dans la modélisation des composants de puissance et des circuits magnétiques : - nouveau modèle de transistor de puissance incluant les effets de forte injection, les phénomènes d'avalanche ainsi que la modélisation thermique et les seconds claquages ; - modélisation des GTO et SCR : méthode utilisable tant au niveau circuit que système. Utilisation de la méthode mixte (analogique et digitale); - modélisation des transistors MOS de puissance. Modèle défini à partir des équations de puissance et incluant les capacités parasites ainsi que la diode de "Body". Prise en compte des phénomènes thermiques; -modèle D'IGBT basé sur les équations de diffusion. Modélisation des capacités parasites par une équation linéaire par morceaux. Prise en compte également des effets thermiques; - modélisation des composants magnétiques non linéaires. Représentation électrique des courbes B-H. Prise en compte du comportement en fréquence et en température. Modèle bien adapté à la majorité des noyaux magnétiques (y compris les noyaux amorphes. Simulation de transformateurs. Chaque modèle est validé par comparaison des résultats de simulation et ceux expérimentaux présentés par les constructeurs. Pour chaque composant, l'auteur propose également une méthode d'extraction des paramètres de modèles.
Author: Nadir Idir
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Languages : fr
Pages : 129
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Ce mémoire présente une synthèse de mes travaux de recherche qui portent sur la modélisation comportementale des composants actifs et passifs, pour les convertisseurs statiques, et son application à l'étude des perturbations électromagnétiques. La première partie de mes activités de recherche a porté sur l'étude des mécanismes de commutation des Interrupteurs Bidirectionnels en Tension et en Courant (IBTC) à l'aide de modèles comportementaux. L'objectif était de réduire les contraintes en courant et en tension sur ces interrupteurs en agissant sur la commande des transistors. Les résultats de ces travaux nous ont conduit à proposer une nouvelle commande rapprochée appelée CATS (Commande Autour de la Tension de Seuil) qui permet de contrôler les commutations à la mise en conduction et au blocage des transistors à grille isolée de type MOSEFT et IGBT. Utilisée avec des IBTC, cette commande a permis le fonctionnement en toute sécurité d'un convertisseur AC-AC avec une maîtrise complète des contraintes, en tension et en courant, subies par les différents composants semi-conducteurs, augmentant par la même occasion leur fiabilité. La commande CATS a trouvé également son application dans la réduction des perturbations électromagnétiques générées par un convertisseur statique dont la commutation des composants de puissance est la source principale. La seconde partie de mes travaux de recherche a été consacrée à l'étude par simulation des perturbations électromagnétiques générées par un système de type variateur de vitesse afin de mettre en place les moyens de protection adéquats. Pour cela, nous avons proposé des méthodes d'identification des paramètres des modèles comportementaux : du convertisseur, des câbles d'énergie blindés et du moteur asynchrone. La simulation globale du variateur de vitesse, dans le domaine temporel et fréquentiel, a permis d'identifier les chemins de propagation des perturbations conduites dans l'ensemble du système. En utilisant cet outil de simulation, nous avons proposé des solutions pour réduire ces émissions en agissant sur la stratégie de commande du convertisseur.
Author: Janette Garcia Gomez
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Languages : fr
Pages : 229
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Nous présentons dans ce mémoire une modélisation électrothermique bond graph à topologie fixe des éléments de commutation intervenant dans les circuits d'électronique de puissance (MOSFET, IGBT, diode, ...). Le modèle est destine à servir de modèle de commande (MLI, commande booléenne, ...), mais reste suffisamment précis pour prendre en compte des phénomènes d'instabilité thermique. Le modèle électrothermique étant défini, une méthode d'identification des paramètres des composants thermiques est présentée. Elle s'appuie sur une décomposition en parties lente et rapide réalisée directement sur le modèle bond graph. Les pertes par commutation sont alors prises en compte par une modification de la logique de commutation du paramètre représentant l'état passant ou bloque de l'interrupteur. Afin de pouvoir réaliser des simulations sur des temps très longs permettant de prendre en compte les dynamiques thermiques, un nouveau modèle au comportement égal au comportement moyen sur une période de commutation du modèle précédent est proposé. Cette procédure est comparable à la procédure de modélisation moyenne développée par les électroniciens de puissance mais elle est ici entièrement graphique, très simple à mettre en oeuvre, et permet de prendre en compte les pertes par conduction et par commutation.
Author: PATRICK.. VALES
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Languages : fr
Pages : 163
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DANS LES CIRCUITS DE PUISSANCE CONCUS ACTUELLEMENT, LES EFFETS ELECTROTHERMIQUES NE PEUVENT PLUS ETRE IGNORES. UNE METHODOLOGIE EST PROPOSEE EN VUE DE LA SIMULATION COMPORTEMENTALE DES CIRCUITS DE PUISSANCE SOUMIS AUX INTERACTIONS ELECTROTHERMIQUES. L'OBJECTIF EST DE CREER UN LOGICIEL QUI OPTIMISE LE TEMPS DE CALCUL TOUT EN TENANT COMPTE DES CONSTANTES DE TEMPS ELECTRIQUE ET THERMIQUE QUI SONT GENERALEMENT TRES DIFFERENTES. UN PROGRAMME SUPERVISEUR ECRIT EN FORTRAN, GERE AU MOYEN D'APPELS SYSTEME, UN DIALOGUE INTERACTIF ENTRE UN SIMULATEUR THERMIQUE RAPIDE ET UN SIMULATEUR ELECTRIQUE GENERAL. CE PROCESSUS DE COUPLAGE EXPLICITE ENTRE DEUX SIMULATEURS SPECIFIQUES, NECESSITE UN ENVIRONNEMENT DE TRAVAIL MULTITACHE. LE LOGICIEL DEVELOPPE, PERMET DE PREVOIR LA DERIVE DE LA PUISSANCE DISSIPEE DANS LA ZONE ACTIVE DES COMPOSANTS, AINSI QUE LES EFFETS DU COUPLAGE THERMIQUE ENTRE COMPOSANTS VOISINS. LA METHODE DE SIMULATION A ETE APPLIQUEE DE FACON ORIGINALE A L'ETUDE DES CIRCUITS DE COMMUTATION SOUMIS A DES COMMANDES VARIABLES. UNE PHASE DE VALIDATION MONTRE D'UNE PART LA COHERENCE DE LA METHODE UTILISEE ET D'AUTRE PART, UNE BONNE COMPARAISON ENTRE RESULTATS SIMULES ET EXPERIMENTAUX. POUR LES CIRCUITS DE COMMUTATION, LES TEMPS DE SIMULATION IMPLIQUES SONT CONSIDERABLEMENT REDUITS PAR RAPPORT A LA METHODE IMPLICITE DE SIMULATION, QUI CONSISTE A RESOUDRE L'ENSEMBLE DES EQUATIONS ELECTRIQUES ET THERMIQUES DANS LE SIMULATEUR ELECTRIQUE SEUL.
Author: Corinne Duloung
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Languages : fr
Pages : 109
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La compatibilité électromagnétique est un élément primordial qui permet de faire coexister entre eux différents systèmes électrique, électronique, informatique... D'ailleurs la commercialisation d'un produit est conditionné au respect de la norme associée. Lorsque les limites imposées sont dépassées le confinement et le filtrage sont des solutions de dernière minute dont dispose l'industriel, avec pour inconvénient un surcoût non négligeable. Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse a été d'aborder le problème de CEM dans les convertisseurs statiques en identifiant les sources (origines) des perturbations. Dans ce but, nous avons analysé les formes temporelles de commutation en vue de construire un outil d'aide à la conception : ASPECT (Analyse à la Source des Perturbations de l'Electronique de CommuTation) permettant d'aborder le plus tôt possible un problème CEM susceptible d'être rencontré au niveau d'un convertisseur. Cet outil est interactif en temps et en fréquence, et il autorise l'étude de commutations différentes: théoriques, expérimentales, simulées. Une technique originale d'analyse de la commutation a permis de séparer l'interdépendance entre le front d'ouverture et le front de fermeture afin de permettre l'étude séparée des éléments d'une cellule élémentaire comme l'interrupteur, la diode, ou la connectique. Nous avons pu constaté combien ASPECT pouvait anticiper et résoudre rapidement un problème de CEM en identifiant l'impact perturbateur d'un-élément donné par rapport à un autre. Des mesures effectuées dans des conditions normatives pour un convertisseur en fonctionnement nous ont permis de retrouver les mêmes tendances que celles produites lors d'un mode de fonctionnement impulsionnel (MONOCOUP).
Author: Robert Perret
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1118623207
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 381
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This book relates the recent developments in several key electrical engineering R&D labs, concentrating on power electronics switches and their use. The first sections deal with key power electronics technologies, MOSFETs and IGBTs, including series and parallel associations. The next section examines silicon carbide and its potentiality for power electronics applications and its present limitations. Then, a dedicated section presents the capacitors, key passive components in power electronics, followed by a modeling method allowing the stray inductances computation, necessary for the precise simulation of switching waveforms. Thermal behavior associated with power switches follows, and the last part proposes some interesting prospectives associated to Power Electronics integration.
Author: Bernard Dhalluin
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Languages : fr
Pages : 262
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L'etude realisee concerne la modelisation comportementale d'interrupteurs de puissance permettant l'etude globale du fonctionnement d'un convertisseur et l'analyse des changements d'etat. En examinant les interactions entre l'interrupteur et son environnement pendant les commutations, nous montrons que le comportement d'un interrupteur est identique a celui d'un limiteur de vitesse de courant et de tension. Pour valider ces concepts, nous developpons un limiteur de vitesse de courant, servant de base a l'elaboration des micromodeles d'interrupteur bicommandable et de la diode. Le simulateur de convertisseurs statiques simrese a permis l'implantation des micromodeles proposes. Apres une description complete de l'aspect fonctionnel du logiciel, nous presentons les modifications apportees dans le code de calcul pour d'une part augmenter la precision du simulateur et, d'autre part favoriser l'introduction des micromodeles. Ils sont valides a partir de cas concrets et quelques exemples d'exploitation sont presentes
Author: Michel Bareille
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Languages : fr
Pages : 149
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La mise en œuvre de nouvelles réglementations européennes en 1996 a révélé un besoin important en méthodes de conception de circuits prenant en compte les phénomènes de pollution électromagnétique. Dans le domaine de l'Electronique de Puissance, ce constat s'accompagne de la nécessité de disposer de modèles spécifiques d'interrupteurs capables de décrire les phénomènes observés lors des commutations. Les travaux présentés dans ce mémoire concernent la mise en œuvre et l'implantation dans le logiciel SABER de modèles physiques distribués de composants de puissance (I.G.B.T., diode) en vue de la simulation de convertisseurs pour la Compatibilité Electromagnétique (C.E.M.). Ces modèles, développés initialement au L.A.A.S. par l'équipe du Professeur LETURCQ, ont tout d'abord été validés sur des circuits classiques de l'Electronique de Puissance (hacheur série, gate charge) en situation normale puis extrême de fonctionnement (I.G.B.T. en court-circuit). Deux exemples d'apports de ces modèles pour la C.E.M. ont ensuite été étudiés : influence du recouvrement inverse de la diode sur le spectre du courant dans le hacheur série simulation de la Méthode de Commande à Dérivées Continues pour le gradateur à commande symétrique. Les résultats obtenus sont en accord avec ceux disponibles dans la littérature et valident l'utilisation de ces modèles pour la simulation C.E.M. de convertisseurs dans SABER. L'I.G.B.T. et la diode ont alors été couplés à des modèles équivalents de composants passifs, de commande et d'interconnexion pour simuler de façon globale le comportement d'un convertisseur: le hacheur série sur charge inductive. Les formes d'ondes obtenues ont permis de rendre compte du fonctionnement réel du circuit à la fois à l'échelle macroscopique et à l'échelle des commutations. Cette approche devrait aboutir à un véritable prototypage virtuel permettant la prévision des perturbations émises ou reçues par un circuit de puissance, et ce dès sa conception.
