Modélisation des câbles d'énergie soumis aux contraintes générées par les convertisseurs électroniques de puissance PDF Download
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Author: Yannick Weens
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 211
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Book Description
Nous proposons une méthode de modélisation HF des câbles d'énergie, blindés ou non blindés, tenant compte de l'évolution des paramètres linéiques en fonction de la fréquence, et qui se décompose en 3 étapes : - Détermination des paramètres linéiques à partir de mesures au pont d'impédance - Modélisation des paramètres variant avec la fréquence par des réseaux R-L ou R-C - Décomposition du modèle en cellules élémentaires. Pour la détermination des paramètres linéiques, nous avons comparé les résultats obtenus par 3 méthodes : formulations analytiques, calcul éléments finis et mesure au pont d'impédance. En effet, lorsque les problèmes posés par les dimensions du câble ou les connexions au pont rendent les mesures impossibles, seules les méthodes analytiques ou éléments finis permettent de calculer les paramètres. Tous les modèles de câbles ont été validés de façon satisfaisante dans le domaine fréquentiel entre 100kHz et 40MHz. Les validations dans le domaine temporel ont été effectuées dans un système variateur de vitesse, ce qui a nécessité la modélisation HF du moteur asynchrone et du convertisseur. Nous avons proposé deux méthodes de modélisation du moteur: asymptotique et analytique. Les résultats montrent une bonne concordance entre mesure et simulation. Toutefois, pour le câble blindé de 4 conducteurs, l'écart entre les résultats de mesure et de simulation augmente en même temps que la longueur du câble; ceci peut être attribué à l'hypothèse de symétrie du câble, alors que les distances entre les 4 conducteurs ne sont pas toutes identiques. Les modèles obtenus permettent d'identifier les chemins de propagations des courants HF dans les variateurs de vitesse, et de proposer des solutions permettant de réduire les surtensions aux bornes du moteur.
Author: Yannick Weens
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 211
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Book Description
Nous proposons une méthode de modélisation HF des câbles d'énergie, blindés ou non blindés, tenant compte de l'évolution des paramètres linéiques en fonction de la fréquence, et qui se décompose en 3 étapes : - Détermination des paramètres linéiques à partir de mesures au pont d'impédance - Modélisation des paramètres variant avec la fréquence par des réseaux R-L ou R-C - Décomposition du modèle en cellules élémentaires. Pour la détermination des paramètres linéiques, nous avons comparé les résultats obtenus par 3 méthodes : formulations analytiques, calcul éléments finis et mesure au pont d'impédance. En effet, lorsque les problèmes posés par les dimensions du câble ou les connexions au pont rendent les mesures impossibles, seules les méthodes analytiques ou éléments finis permettent de calculer les paramètres. Tous les modèles de câbles ont été validés de façon satisfaisante dans le domaine fréquentiel entre 100kHz et 40MHz. Les validations dans le domaine temporel ont été effectuées dans un système variateur de vitesse, ce qui a nécessité la modélisation HF du moteur asynchrone et du convertisseur. Nous avons proposé deux méthodes de modélisation du moteur: asymptotique et analytique. Les résultats montrent une bonne concordance entre mesure et simulation. Toutefois, pour le câble blindé de 4 conducteurs, l'écart entre les résultats de mesure et de simulation augmente en même temps que la longueur du câble; ceci peut être attribué à l'hypothèse de symétrie du câble, alors que les distances entre les 4 conducteurs ne sont pas toutes identiques. Les modèles obtenus permettent d'identifier les chemins de propagations des courants HF dans les variateurs de vitesse, et de proposer des solutions permettant de réduire les surtensions aux bornes du moteur.
Author: Nicolas Patin
Publisher: Elsevier
ISBN: 0081004605
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 211
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Book Description
If the operation of electronic components switching scheme to reduce congestion and losses (in power converters in general and switching power supplies in particular), it also generates electromagnetic type of pollution in its immediate environment. Power Electronics for Industry and Transport, Volume 4 is devoted to electromagnetic compatibility. It presents the sources of disturbance and the square wave signal, spectral modeling generic perturbation. Disturbances propagation mechanisms called "lumped" by couplings such as a common impedance, a parasitic capacitance or a mutual and "distributed constant", for which the spatial-temporal character must be taken into account, are also covered. This book also provides spectral analysis among other items that contain inequality Heisenberg-Gabor, very useful for understanding the spread spectrum PWM type signals. - Introducing essential notions in power electronics from both theoretical and technological perspectives - Detailed chapters with a focus on electromagnetic compatibility - Presented from a user's perspective to enable you to apply the theory of power electronics to practical applications
Author: Nicolas Patin
Publisher: Elsevier
ISBN: 0081004621
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 179
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Book Description
Some power electronic converters are specifically designed to power equipment under a smoothed DC voltage. Therefore, the filtering part necessarily involves the use of auxiliary passive components (inductors and capacitors). This book deals with technical aspects such as classical separation between isolated and non-isolated power supplies, and soft switching through a special converter. It addresses the problem of regulating the output voltage of the switching power supplies in terms of modeling and obtaining transfer of SMPS functions.Power Electronics for Industry and Transport, Volume 3, offers a case study of an isolated flyback power which the complete design is presented: the active and passive components are sized based on the specifications initially set. Particular attention is given to the converter output capacitors and all the surrounding organs. - Introducing Essential notions in power electronics from both the theoretical and technological perspectives - Detailed chapters with a focus on switch-mode power supplies, another key area in which power electronics is used is in the supply of energy to a variety of electronic equipment for signal and information processing - Presented from a user's perspective to enable you to apply the theory of power electronics to practical applications
Author: Nicolas Patin
Publisher: Elsevier
ISBN: 0081004591
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 191
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Book Description
Power electronics is based on the switching operating mode of semiconductor components. On this basis, the concepts of type (voltage or current) and reversibility of interconnected sources make it possible to apply a methodology for the synthesis of various types of converters.Here the author presents the major types of components available, always from a user's point of view, with the gate drive/fire control and other auxiliary circuits that are required for their proper functioning (snubbers, for example). The different passive components (capacitors, coils and transformers) are discussed, as well as printed circuit technology, especially in the aspect of their design.This book also focuses on the importance of packaging by reviewing the electrical representation of components' thermal models and the currently available electronics' cooling technologies. Modeling is discussed, as well as different technological aspects used in the engineering design of an electronic power converter, useful for obtaining satisfactory performance and reliability. - Presenting the essential notions in power electronics from both the theoretical and technological perspectives - Dedicated chapters with a focus on connection rules, reversibility and impact choices of switches for converter synthesis - Presented from a user's perspective to enable you to apply the theory of power electronics to practical applications
Author: Nicolas Patin
Publisher: Elsevier
ISBN: 0081004613
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 333
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Book Description
This book provides a comprehensive overview of power electronic converters (DC / DC, DC / AC, AC / DC and AC / AC) conventionally used in industrial and transportation applications, specifically for the supply of electric machines with variable speed drop off window. From the perspective of design and sizing, this book presents the different functions encountered in a modular way for power electronics.Power Converters and Their Control details less traditional topics such as matrix converters and multilevel converters. This book also features a case study design of an industrial controller, which is a synthesis (except the AC / AC direct conversion) of the study subjects, including sizing associated passive components. - Introducing essential notions in power electronics from both theoretical and technological perspectives - Detailed chapters focusing on power supplies for electrical machinery, including a case study of full dimensioning of an industrial variable-speed drive - Presented from a user's perspective to enable you to apply the theory of power electronics to practical applications
Author: Maxime Moreau
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 167
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Book Description
Ces travaux de recherche portent sur la problématique CEM (Compatibilité Electromagnétique) en électronique de puissance. Cette étude s'intéresse particulièrement à la modélisation HF (haute fréquence) des convertisseurs d'énergie dans le but d'étudier la propagation des perturbations conduites vers le réseau avec ou sans l'utilisation du RSIL (Réseau Stabilisateur d'Impédance de Ligne). Une première partie présente les outils de modélisation des sources de perturbation dans les convertisseurs statiques.La seconde partie est consacrée à la modélisation HF d'un système d'entraînement à vitesse variable. L'onduleur de tension triphasé est représenté par trois générateurs équivalents afin de reconstituer le découpage des tensions de sortie. Un modèle HF du câble blindé de 4 conducteurs tenant compte de la dissymétrie est ensuite proposé. Les résultats de simulation ont été validés par des relevés expérimentaux. La comparaison montre qu'il est possible de modéliser correctement le comportement HF du dispositif jusqu'à 20MHz.Une troisième partie porte sur la propagation des perturbations conduites vers le réseau sans RSIL. Il a fallu pour cela déterminer et modéliser l'impédance du réseau. L'influence du pont redresseur à diodes sur la propagation des perturbations de mode commun a ensuite été étudiée. Les résultats de simulation montrent que l'impact de ces perturbations sur la tension réseau est prépondérant lorsque le pont redresseur est à l'état bloqué. Les résultats expérimentaux ont permis de valider cette étude. Ce travail se termine par une étude préliminaire sur l'association de deux convertisseurs connectés localement à une même source d'énergie.
Author: Nadir Idir
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Languages : fr
Pages : 129
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Book Description
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: Eliana Rondon-Pinilla
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Languages : fr
Pages :
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Book Description
Actuellement, le développement de semiconducteurs et la demande croissante de convertisseurs en électronique de puissance dans les différents domaines de l’énergie électrique, notamment pour des applications dans l’aéronautique et les réseaux de transport et de distribution, imposent de nouvelles spécifications comme le fonctionnement à hautes fréquences de commutation, densités de puissance élevées, hautes températures et hauts rendements. Tout ceci contribue au fort développement des composants en SiC (Carbure de Silicium). Cependant, ces composants créent de nouvelles contraintes en Compatibilité Electromagnétique (CEM) à cause des conditions de haute fréquence de commutation et fortes vitesses de commutation (forts di/dt et dv/dt) en comparaison à d’autres composants conventionnels de l'électronique de puissance. Une étude des perturbations générées par les composants SiC est donc nécessaire. L'objectif de ce travail est de donner aux ingénieurs amenés à concevoir des convertisseurs une méthode capable de prédire les niveaux d'émissions conduites générées par un convertisseur électronique de puissance qui intègre des composants en SiC. La nouveauté du travail présenté dans cette thèse est l’intégration de différents modèles de type circuit pour tous les constituants d’un convertisseur (un hacheur série est pris comme exemple). Le modèle est valable pour une gamme de fréquences de 40Hz à 30MHz. Des approches de modélisation des parties passives du convertisseur sont présentées. Ces approches sont différentes selon que les composants modélisés soient disponibles ou à concevoir : elles sont basées sur des mesures pour la charge et les capacités ; elles sont basées sur des simulations prédictives pour routage du convertisseur. Le modèle complet du convertisseur (éléments passifs et actifs) est utilisé en simulation pour prédire les émissions conduites reçues dans le réseau stabilisateur d’impédance de ligne. Le modèle est capable de prédire l'impact de différents paramètres comme le routage, les paramètres de contrôle comme les différents rapports cycliques et les résistances de grille avec des résultats satisfaisants dans les domaines temporels et fréquentiels. Les résultats obtenus montrent que le modèle peut prédire les perturbations en mode conduit pour les différents cas jusqu'à une fréquence de 15MHz. Finalement, une étude paramétrique du convertisseur a été élaborée. Cette étude a permis de voir l’influence de la qualité des différents modèles comme les éléments parasites du routage, des composants passifs et actifs et d'identifier les éléments qui ont besoin d’un modèle précis pour avoir des résultats valides dans la prédiction des perturbations conduites.
Author: Olivier Gillieaux
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Languages : fr
Pages : 277
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Book Description
Ce travail traite de la modélisation non linéaire en électronique de puissance. Afin de répondre aux exigences de la simulation dans ce domaine, à savoir l'efficacité et la fiabilité des méthodes, nous avons développé une modélisation linéaire par morceaux. Nous l'appliquons à tous les éléments de base (sources, résistances, condensateurs et inductances). Afin d'offrir un maximum de possibilités et pour répondre aux besoins de l'approche hiérarchique de la modélisation, nous envisageons une évolution de ces éléments aussi bien spontanée (dépendant d'une grandeur électrique) que commandée (dépendant explicitement du temps). Nous complétons cet ensemble par le transformateur et l'interrupteur généralisé qui synthétise toutes les fonctions de commutation intégrant non seulement les semi-conducteurs mais également les associations de ceux-ci. Notre modèle d'interrupteur inclut également la dégradation dont l'utilisateur peut définir les conditions. Nous appliquons également la linéarisation à la gestion de l'hystérésis magnétique en faisant appel aux théories de Duhem et de Preisach. Dans l'optique de la macromodélisation, nous proposons une méthode pour conditionner les évolutions d'un ou de plusieurs éléments à celles d'un élément-maitre. L'utilisateur a la possibilité de configurer à loisir ces interactions. Nous montrons que, par cette technique, il devient possible de concevoir des macromodèles dont la topologie évolue virtuellement en cours de simulation. Enfin, nous étayons notre exposé par des exemples concrets qui exploitent les éléments et les outils mis au point dans le cadre de ce travail.
Author: Victor Dos Santos (docteur en génie électrique).)
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ISBN:
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Au cours de ces dernières décennies, les avionneurs n'ont cessé d'augmenter la puissance électrique embarquée à bord des avions. Cette intensification de l'usage de l'électricité, dans le but de rationaliser les énergies secondaires de l'avion (pneumatique, hydraulique, mécanique) constitue le fondement du concept de l'avion plus électrique. Une des contreparties de l'augmentation du nombre de charges électriques réside dans le fait qu'elles doivent fonctionner dans le même environnement électromagnétique, ce qui engendre des problèmes de compatibilité. Cette discipline a été traitée jusqu'à présent en fin de développement d'un système, avant l'étape de la certification et de l'intégration sur avion. La prise en compte de ces contraintes dès la phase de conception, via l'estimation des perturbations électromagnétiques conduites et rayonnées par simulation, peut permettre d'importants gains de temps et de coûts en réduisant les phases d'essais. La première étape de ce projet de recherche est la mise en place d'une approche de modélisation compatible avec les processus d'optimisation. Il est alors indispensable de prendre en compte l'ensemble des sous-systèmes qui composent la chaîne électromécanique, à savoir les RSILs, les câbles, le convertisseur et le moteur. L'approche de modélisation choisie est de type directe ; elle consiste à représenter la chaîne électromécanique dans la base de mode commun par des quadripôles. Ce modèle générique permet d'estimer les courants de mode commun directement dans le domaine fréquentiel en différents points du système. Par ailleurs, afin d'être compétitif vis-à-vis des autres vecteurs d'énergie présents sur avion, la densité de puissance des systèmes électriques doit être drastiquement augmentée. L'introduction des semi conducteurs grands gaps à base de Carbure de Silicium (SiC) permet de contribuer à l'augmentation de la densité de puissance des électroniques de puissance. Cependant, dans ces travaux de thèse, nous veillons à la non régression des performances au niveau système et notamment vis-à-vis de l'impact des émissions électromagnétiques conduites de mode commun. Une fois les modèles en émission établis, diverses solutions de filtrage sont étudiées : filtrage passif externe et interne. Une démarche d'optimisation multi-objectifs (masse, pertes) et multi contraintes (qualité réseau, stabilité, CEM, thermique, etc.) est proposée. Des études de sensibilité mettent en évidence les variables de conception ayant le plus d'impact sur les émissions conduites. Cette approche permet le dimensionnement optimal des composants de l'onduleur (module de puissance, dissipateur, filtres de mode commun et de mode différentiel, paramètres de la commande rapprochée). Les résultats obtenus grâce à l'algorithme génétique employé permettent de construire des courbes de tendance utiles pour l'aide au dimensionnement.
