CONTRIBUTION A L'AUGMENTATION DE LA PUISSANCE DES CONVERTISSEURS CONTINU-CONTINU A RESONANCE FONCTIONNANT A FREQUENCE ELEVEE PDF Download
Are you looking for read ebook online? Search for your book and save it on your Kindle device, PC, phones or tablets. Download CONTRIBUTION A L'AUGMENTATION DE LA PUISSANCE DES CONVERTISSEURS CONTINU-CONTINU A RESONANCE FONCTIONNANT A FREQUENCE ELEVEE PDF full book. Access full book title CONTRIBUTION A L'AUGMENTATION DE LA PUISSANCE DES CONVERTISSEURS CONTINU-CONTINU A RESONANCE FONCTIONNANT A FREQUENCE ELEVEE by KHALED.. LOUATI. Download full books in PDF and EPUB format.
Book Description
LES TRAVAUX PRESENTES DANS CE MEMOIRE ONT POUR OBJECTIF DE PRESENTER UNE METHODE DE CONCEPTION VALIDEE PAR L'EXPERIENCE SUR UN CONVERTISSEUR CONTINU-CONTINU A RESONANCE DONT LA PUISSANCE DEPASSE LE KILOWATT ET FONCTIONNANT AUTOUR DU MEGAHERTZ. POUR CELA, L'AUTEUR COMMENCE PAR UN RAPPEL DES METHODES D'ETUDE ET DES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DU CONVERTISSEUR A RESONANCE SERIE ET DU CONVERTISSEUR A RESONANCE PARALLELE. IL MONTRE QU'IL EST POSSIBLE DE RASSEMBLER AU SEIN D'UNE MEME STRUCTURE CERTAINS AVANTAGES DE CES DEUX STRUCTURES SANS SUBIR LES INCONVENIENTS. IL PROPOSE D'AJOUTER UN TROISIEME ELEMENT REACTIF AUX CIRCUITS RESONANTS CLASSIQUES DU SECOND ORDRE. UN CHAPITRE IMPORTANT EST CONSACRE A L'ETUDE D'UN CONVERTISSEUR A RESONANCE DU 3EME ORDRE EN T DU TYPE LCL. AU COURS DE CETTE ETUDE, L'AUTEUR ETABLIT UNE METHODE DE DIMENSIONNEMENT POUR OPTIMISER LES PERFORMANCES DU CONVERTISSEUR. ENFIN, CETTE ETUDE S'APPUIE SUR DEUX EXEMPLES DE REALISATION AVEC ISOLEMENT GALVANIQUE POUR DES PUISSANCES ALLANT JUSQU'A 1500W FONCTIONNANT A 1MHZ
Book Description
LES TRAVAUX PRESENTES DANS CE MEMOIRE ONT POUR OBJECTIF DE PRESENTER UNE METHODE DE CONCEPTION VALIDEE PAR L'EXPERIENCE SUR UN CONVERTISSEUR CONTINU-CONTINU A RESONANCE DONT LA PUISSANCE DEPASSE LE KILOWATT ET FONCTIONNANT AUTOUR DU MEGAHERTZ. POUR CELA, L'AUTEUR COMMENCE PAR UN RAPPEL DES METHODES D'ETUDE ET DES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DU CONVERTISSEUR A RESONANCE SERIE ET DU CONVERTISSEUR A RESONANCE PARALLELE. IL MONTRE QU'IL EST POSSIBLE DE RASSEMBLER AU SEIN D'UNE MEME STRUCTURE CERTAINS AVANTAGES DE CES DEUX STRUCTURES SANS SUBIR LES INCONVENIENTS. IL PROPOSE D'AJOUTER UN TROISIEME ELEMENT REACTIF AUX CIRCUITS RESONANTS CLASSIQUES DU SECOND ORDRE. UN CHAPITRE IMPORTANT EST CONSACRE A L'ETUDE D'UN CONVERTISSEUR A RESONANCE DU 3EME ORDRE EN T DU TYPE LCL. AU COURS DE CETTE ETUDE, L'AUTEUR ETABLIT UNE METHODE DE DIMENSIONNEMENT POUR OPTIMISER LES PERFORMANCES DU CONVERTISSEUR. ENFIN, CETTE ETUDE S'APPUIE SUR DEUX EXEMPLES DE REALISATION AVEC ISOLEMENT GALVANIQUE POUR DES PUISSANCES ALLANT JUSQU'A 1500W FONCTIONNANT A 1MHZ
Author: Daniel Sadarnac Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
Book Description
AFIN D'AMELIORER LES PERFORMANCES DES CONVERTISSEURS ET LEUR COMPACITE, UNE TENDANCE A TOUJOURS PREVALU: AUGMENTER LA FREQUENCE DE DECOUPAGE! QUELQUES ELEMENTS D'UNE METHODOLOGIE APPLICABLE A LA CONCEPTION DES CONVERTISSEURS CONTINU-CONTINU FONCTIONNANT A FREQUENCE ELEVEE SONT DECRITS. LA PRESENTATION S'APPUIE SUR DES EXEMPLES DE REALISATION AVEC ISOLEMENT GALVANIQUE POUR DES PUISSANCES SE SITUANT AUTOUR DU KILOWATT ET UNE FREQUENCE DE FONCTIONNEMENT VOISINE DU MEGA-HERTZ. L'ELECTRONIQUE DE PUISSANCE EST UNE SCIENCE PLURIDISCIPLINAIRE. SANS ETRE EXHAUSTIVE, LOIN DE LA, LA PRESENTATION TRAITE POURTANT DE QUESTIONS EXTREMEMENT DIVERSES: CLASSIFICATION PAR FAMILLES DE CONVERTISSEURS, METHODES DE SYNTHESE, D'ANALYSE, DE SIMULATION, DE DIMENSIONNEMENT, CARACTERISATION DE MATERIAUX MAGNETIQUES ET DE COMPOSANTS INDUCTIFS, MODES DE BOBINAGES, MODELISATION DE CONVERTISSEURS EN REGIME DYNAMIQUE
Book Description
LA TENDANCE DE CES DERNIERES ANNEES A ETE D'AUGMENTER DE MANIERE DRASTIQUE LA FREQUENCE DE DECOUPAGE DANS LES ALIMENTATIONS CONTINU-CONTINU, AFIN D'AUGMENTER LA PUISSANCE VOLUMIQUE ET LA FIABILITE. POUR CELA, IL A FALLU TROUVER DES TECHNIQUES QUI PERMETTENT DE MAITRISER LES PERTES A LA COMMUTATION DANS LES SEMI-CONDUCTEURS DE PUISSANCE. LA RESONANCE EST MAINTENANT UNE SOLUTION QUI PERMET D'ATTEINDRE CE BUT TOUT EN REDUISANT LES PERBATIONS ELECTROMAGNETIQUES DES CONVERTISSEURS STATIQUES. L'OBJECTIF DE CE DOCUMENT EST DE COMPARER QUELQUES MODES DE RESONANCE (QUASI-RESONANCE EN COURANT OU EN TENSION ET MULTI-RESONANCE EN TENSION) EN MONTRANT LEURS AVANTAGES, LEURS INCONVENIENTS ET LEURS LIMITES. NOUS PRESENTERONS ENSUITE LES RESULTATS THEORIQUES ET EXPERIMENTAUX SUR UN CONVERTISSEUR MULTI-RESONANT EN TENSION D'UNE CENTAINE DE WATTS DEVELOPPE POUR FRANCE-TELECOM
Book Description
L'AUGMENTATION DE LA FREQUENCE DE DECOUPAGE PERMET DE REDUIRE L'ENCOMBREMENT ET AMELIORE LES PERFORMANCES DYNAMIQUES DES CONVERTISSEURS STATIQUES. L'OBJECTIF POURSUIVI EST LA REALISATION D'UN PROTOTYPE POUR UNE PUISSANCE DE 2KW AVEC UNE FREQUENCE VOISINE DE 1MHZ. LE MEMOIRE EST SUBDIVISE EN CINQ CHAPITRES. LE PREMIER EST CONSACRE A UNE PRESENTATION GENERALE DES STRUCTURES D'ALIMENTATIONS A DECOUPAGE. NOUS Y DEMONTRONS L'INTERET DE LA COMMUTATION DOUCE. AU COURS DU DEUXIEME CHAPITRE, UNE STRUCTURE DE CONVERTISSEUR EST PRESENTEE. ELLE PERMET LA MISE EN UVRE DE LA COMMUTATION DOUCE DANS UNE STRUCTURE EN PONT A DEPHASAGE CLASSIQUE. CELA EST POSSIBLE GRACE A L'ADJONCTION DE SOURCES DE COURANT IMPULSIONNEL A CHAQUE BRAS DU PONT. LE FONCTIONNEMENT THEORIQUE DU CIRCUIT AINSI QUE SON DIMENSIONNEMENT SONT DECRITS. POUR LA REALISATION DES SOURCES DE COURANT IMPULSIONNEL, UNE PREMIERE SOLUTION DANS LE TROISIEME CHAPITRE PRECONISE L'UTILISATION DE CELLULES LC PLUS OU MOINS ACCORDEES AUX COMPOSANTES HARMONIQUES DE LA TENSION QUI LEUR EST APPLIQUEE. CE PRINCIPE A ETE VALIDE PAR LA REALISATION DE CONVERTISSEURS FONCTIONNANT A 1MHZ. CEPENDANT, IL APPARAIT UN MANQUE DE SOUPLESSE DANS LA MISE AU POINT. NOUS INTRODUISONS UN AUTRE PRINCIPE DE REALISATION DES SOURCES DE COURANT IMPULSIONNEL BASE SUR DES INDUCTANCES SATURABLES. C'EST L'OBJET DU CHAPITRE 4. L'IDEE DE BASE EST D'UTILISER LA SATURATION DANS LES CIRCUITS MAGNETIQUES. UN NOUVEAU SYSTEME ORIGINAL A ETE IMAGINE POUR LA REALISATION DES SOURCES DE COURANT IMPULSIONNEL. L'AVANTAGE PAR RAPPORT AU CONCEPT BASE SUR LES CELLULES LC SE TROUVE DANS LA POSSIBILITE DE REGLER L'AMPLITUDE DES IMPULSIONS. PLUSIEURS MAQUETTES (2KW, 1MHZ) ONT ETE CONSTRUITES POUR VALIDER LE PRINCIPE DES INDUCTANCES SATURABLES. LE TRANSFORMATEUR HAUTE FREQUENCE FAIT L'OBJET DU CHAPITRE 5. NOUS PROPOSONS DE NOUVEAUX PRINCIPES DE BOBINAGE AINSI QU'UNE EVALUATION DES PERTES DONT CES BOBINAGES SONT LE SIEGE. UN ALGORITHME D'OPTIMISATION DE LA FONCTION TRANSFORMATEUR EST PRESENTE
Book Description
LES SPECIFICATIONS POUR LES CONVERTISSEURS STATIQUES D'ENERGIE CONTINU-CONTINU UTILISES DANS DES DOMAINES TELS QUE LES TELECOMMUNICATIONS ET L'AEROSPATIAL SONT TRES CONTRAIGNANTES. CES DISPOSITIFS DOIVENT POUVOIR FONCTIONNER AVEC UNE DYNAMIQUE D'ENTREE TRES ETENDUE, FOURNIR UNE CHARGE IMPORTANTE, TOUT EN PRESENTANT UNE PUISSANCE VOLUMIQUE ELEVEE. D'OU LA TENDANCE VERS L'AUGMENTATION DE LA FREQUENCE DE DECOUPAGE. POUR REPONDRE A CES BESOINS, NOUS NOUS SOMMES FIXES COMME OBJECTIF DES CONDITIONS EXTREMES DE FONCTIONNEMENT, TELLES QU'UNE TENSION MINIMALE DE FONCTIONNEMENT MOITIE DE LA TENSION NOMINALE ET UN COURANT DE SORTIE TRES ELEVE. APRES UNE ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE APPROFONDIE, NOUS AVONS FAIT L'ANALYSE DETAILLEE ET PROPOSE UNE LOGIQUE DE DIMENSIONNEMENT OPTIMAL POUR DEUX STRUCTURES EN PONT (DEMI-PONT ET PONT COMPLET). LA TECHNIQUE DE MULTI-RESONANCE EN TENSION EST UTILISEE POUR REDUIRE LES PERTES DE COMMUTATION DANS LES INTERRUPTEURS STATIQUES ET POUR PERMETTRE UN FONCTIONNEMENT D'UNE CHARGE NULLE A LA PLEINE CHARGE. NOUS COMPARONS ENFIN LES PREVISIONS THEORIQUES OBTENUES PAR NOTRE LOGICIEL DE DIMENSIONNEMENT AUX RESULTATS EXPERIMENTAUX
Book Description
LE CONVERTISSEUR CONTINU-CONTINU A RESONANCE SERIE NON REVERSIBLE POSSEDE DES AVANTAGES INCONTESTES TELS QUE PERTES PAR COMMUTATION FAIBLES, TRES BON RENDEMENT, POSSIBILITE DE TRAVAILLER AVEC DES FREQUENCES DE DECOUPAGE RELATIVEMENT ELEVEES ... DE PLUS, L'AUGMENTATION DE LA FREQUENCE DE TRAVAIL AMENE A SON TOUR LA DIMINUTION DE LA TAILLE DES ELEMENTS DU CONVERTISSEUR TELS QUE L'INDUCTANCE DU CIRCUIT OSCILLANT, LE TRANSFORMATEUR D'ISOLEMENT ET LES FILTRES. PAR LA MEME OCCASION, ON CONTRIBUE A LA DIMINUTION DES COUTS DES INSTALLATIONS. TOUS CES AVANTAGES TROUVENT LEURS ORIGINES DANS LA COMMUTATION SOUS ZERO DE TENSION, C'EST A DIRE DANS L'UTILISATION DES THYRISTORS-DUAUX AU NIVEAU DE L'ONDULEUR. TOUTEFOIS, LE FONCTIONNEMENT EN COMMUTATION DOUCE A SON REVERS : IL PROVOQUE UNE REDUCTION DE L'AIRE DE FONCTIONNEMENT DU CONVERTISSEUR. AUSSI, LE BUT DE NOTRE TRAVAIL EST DE PROPOSER DES SOLUTIONS QUI PERMETTRONT D'ELARGIR L'AIRE DE FONCTIONNEMENT DU CONVERTISSEUR, SANS DEMANDER DES COUTS EXCESSIFS, NI EN MOYENS MATERIELS, NI EN TEMPS DE DEVELOPPEMENT. DANS LE PREMIER CHAPITRE, L'ETUDE DU CONVERTISSEUR, DOTE D'UNE COMMANDE EN FREQUENCE, PERMET DE POSER LE PROBLEME DES LIMITES DE COMMUTATION ET D'INTRODUIRE LA METHODE D'ETUDE. LES DIMENSIONNEMENTS AINSI QUE LES REALISATIONS PRATIQUES DES DIFFERENTS ELEMENTS DU CONVERTISSEUR (CIRCUIT DE PUISSANCE, CIRCUITS DE COMMANDE, CAPTEURS) SONT PRESENTES DANS LE CHAPITRE II. LE CHAPITRE III EST CONSACRE A L'ETUDE D'UNE COMMANDE PAR DEPHASAGE PARTICULIERE. LES CARACTERISTIQUES DE SORTIE DU CONVERTISSEUR AINSI OBTENUES SONT PRESENTEES ET COMPAREES A CELLES ISSUES D'UNE COMMANDE EN FREQUENCE. L'ETUDE THEORIQUE DES CIRCUITS AUXILIAIRES A BASE DE CELLULE DE TYPE ONDULEUR DE TENSION, SUSCEPTIBLES D'ELIMINER LES LIMITES DE COMMUTATION, EST EXPOSEE DANS LE CHAPITRE IV. L'ANALYSE CRITIQUE DE CES CIRCUITS Y EST EGALEMENT PRESENTEE. LE CHAPITRE V TRAITE DE CIRCUITS AUXILIAIRES A BASE DE CELLULE DE TYPE GRADATEUR. DIFFERENTES CONFIGURATIONS SONT ETUDIEES ET LEUR BON FONCTIONNEMENT EST VALIDE EXPERIMENTALEMENT.
Book Description
REALISATION D'UN CONVERTISSEUR DE C.C. DE PUISSANCE MASSIQUE ELEVEE A PARTIR D'UN CONVERTISSEUR A RESONANCE SERIE A THYRISTOR DUAL, PERMETTANT D'OPTIMISER LE RENDEMENT ET LES PERTURBATIONS. ETUDE DES CARACTERISTIQUES PAR SIMULATION. ETUDE SUR PROTOTYPE ET AMELIORATIONS OBTENUES
Book Description
L'OUVRAGE TRAITE D'UNE ETUDE COMPLETE DE DIMENSIONNEMENT LOGIQUE D'UN CONVERTISSEUR STATIQUE D'ENERGIE ELECTRIQUE, CONTINU-CONTINU, A TRES HAUTE FREQUENCE DE DECOUPAGE. LES DIVERSES TOPOLOGIES UTILISABLES SONT ANALYSEES ET LE CHOIX EST ARRETE SUR UN CONVERTISSEUR FORWARD ISOLE UNIDIRECTIONNEL, A RESONANCE SECONDAIRE. LA MODELISATION DE LA PARTIE PUISSANCE DONNE LES CONDITIONS D'EXISTENCE D'UN BON FONCTIONNEMENT ET LES CONTRAINTES SUR LES COMPOSANTS POUR DE LARGES VARIATIONS DE LA SOURCE ET DE LA CHARGE. IL ATTIRE L'ATTENTION SUR LA CONDITION DE BLOCAGE QU'IMPOSE L'AMORTISSEMENT DE LA CELLULE DE RESONANCE ET RESOUT DE FACON ORIGINALE LA DEMAGNETISATION DU TRANSFORMATEUR A L'AIDE DES ELEMENTS PARASITES DE L'INTERRUPTEUR. LES CARACTERISTIQUES STATIQUES ET LES PERTES SONT UTILISEES EGALEMENT POUR ELABORER UNE METHODE LOGIQUE DE DIMENSIONNEMENT DE L'ENSEMBLE DE PUISSANCE ET DE COMMANDE. CETTE DERNIERE EST MODELISEE, AINSI QUE LE FILTRE DE SORTIE ET SA COMPENSATION QUI ASSURE LA STABILITE DYNAMIQUE DU CONVERTISSEUR. IL TERMINE PAR UNE COMPARAISON DETAILLEE DES CALCULS AUX MESURES SUR TROIS REALISATIONS QUI FONCTIONNENT RESPECTIVEMENT A 100, 600 ET 1000 KHZ ET QUI VALIDE TOUTE L'ETUDE
Author: Mousa Karimi Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 0
Book Description
Les systèmes de gestion de l'énergie exigent des convertisseurs de puissance pour fournir une conversion de puissance adaptée à diverses utilisations. Il existe différents types de convertisseurs de puissance, tel que les amplificateurs de puissance de classe D, les demi-ponts, les ponts complets, les amplificateurs de puissance de classe E, les convertisseurs buck et dernièrement les convertisseurs boost. Prenons par exemple les dispositifs implantables, lorsque l'énergie est prélevée de la source principale, des convertisseurs de puissance buck ou boost sont nécessaires pour traiter l'énergie de l'entrée et fournir une énergie propre et adaptée aux différentes parties du système. D'autre part, dans les stations de charge des voitures électriques, les nouveaux téléphones portables, les stimulateurs neuronaux, etc., l'énergie sans fil a été utilisée pour assurer une alimentation à distance, et des amplificateurs de puissance de classe E sont développés pour accomplir cette tâche. Les amplificateurs de puissance de classe D sont un excellent choix pour les casques d'écoute ou les haut-parleurs en raison de leur grande efficacité. Dans le cas des interfaces de capteurs, les demi-ponts et les ponts complets sont les interfaces appropriées entre les systèmes à faible et à forte puissance. Dans les applications automobiles, l'interface du capteur reçoit le signal du côté puissance réduite et le transmet à un réseau du côté puissance élevée. En outre, l'interface du capteur doit recevoir un signal du côté haute puissance et le convertir vers la côté basse puissance. Tous les systèmes mentionnés ci-dessus nécessitent l'inclusion d'un pilote de porte spécifique dans les circuits, selon les applications. Les commandes de porte comprennent généralement un décalage du niveau de commande niveau supérieur, le levier de changement de niveau inférieur, une chaîne de tampon, un circuit de verrouillage sous tension, un circuit de temps mort, des portes logiques, un inverseur de Schmitt et un mécanisme de démarrage. Ces circuits sont nécessaires pour assurer le bon fonctionnement des systèmes de conversion de puissance. Un circuit d'attaque de porte reconfigurable prendrait en charge une vaste gamme de convertisseurs de puissance ayant une tension d'entrée V[indice IN] et un courant de sortie I[indice Load] variables. L'objectif de ce projet est d'étudier intensivement les causes de différentes pertes dans les convertisseurs de puissance et de proposer ensuite de nouveaux circuits et méthodologies dans les différents circuits des conducteurs de porte pour atteindre une conversion de puissance avec une haute efficacité et densité de puissance. Nous proposons dans cette thèse de nouveaux circuits de gestion des temps mort, un Shapeshifter de niveau plus élevé et un Shapeshifter de niveau inférieur avec de nouvelles topologies qui ont été pleinement caractérisées expérimentalement. De plus, l'équation mathématique du temps mort optimal pour les faces haute et basse d'un convertisseur buck est dérivée et expérimentalement prouvée. Les circuits intégrés personnalisés et les méthodologies proposées sont validés avec différents convertisseurs de puissance, tels que les convertisseurs semi-pont et en boucle ouverte, en utilisant des composants standard pour démontrer leur supériorité sur les solutions traditionnelles. Les principales contributions de cette recherche ont été présentées à sept conférences prestigieuses, trois articles évalués par des pairs, qui ont été publiés ou présentés, et une divulgation d'invention. Une contribution importante de ce travail recherche est la proposition d'un nouveau générateur actif CMOS intégré dédié de signaux sans chevauchement. Ce générateur a été fabriqué à l'aide de la technologie AMS de 0.35μm et consomme 16.8mW à partir d'une tension d'alimentation de 3.3V pour commander de manière appropriée les côtés bas et haut d'un demi-pont afin d'éliminer la propagation. La puce fabriquée est validée de façon expérimentale avec un demi-pont, qui a été mis en œuvre avec des composants disponibles sur le marché et qui contrôle une charge R-L. Les résultats des mesures montrent une réduction de 40% de la perte totale d'un demi-pont de 45V d'entrée à 1MHz par rapport au fonctionnement du demi-pont sans notre circuit intégré dédié. Le circuit principal du circuit d'attaque de grille côté haut est le décaleur de niveau, qui fournit un signal de grande amplitude pour le commutateur de puissance côté haut. Une nouvelle structure de décalage de niveau avec un délai de propagation minimal doit être présentée. Nous proposons une nouvelle topologie de décalage de niveau pour le côté haut des drivers de porte afin de produire des convertisseurs de puissance efficaces. Le SL présente des délais de propagation mesurés de 7.6ns. Les résultats mesurés montrent le fonctionnement du circuit présenté sur la plage de fréquence de 1MHz à 130MHz. Le circuit fabriqué consomme 31.5pW de puissance statique et 3.4pJ d'énergie par transition à 1kHz, V[indice DDL] = 0.8V , V[indice DDH] = 3.0V, et une charge capacitive C[indice L] = 0.1pF. La consommation énergétique totale mesurée par rapport à la charge capacitive de 0.1 à 100nF est indiquée. Un autre nouveau décalage vers le bas est proposé pour être utilisé sur le côté bas des pilotes de portes. Ce circuit est également nécessaire dans la partie Rx du réseau de bus de données pour recevoir le signal haute tension du réseau et délivrer un signal de faible amplitude à la partie basse tension. L'une des principales contributions de ces travaux est la proposition d'un modèle de référence pour l'abaissement de niveau à puissance unique reconfigurable. Le circuit proposé pilote avec succès une gamme de charges capacitives allant de 10fF à 350pF. Le circuit présenté consomme des puissances statiques et dynamiques de 62.37pW et 108.9μW, respectivement, à partir d'une alimentation de 3.3V lorsqu'il fonctionne à 1MHz et pilote une charge capacitive de 10pF. Les résultats de la simulation post-layout montrent que les délais de propagation de chute et de montée dans les trois configurations sont respectivement de l'ordre de 0.54 à 26.5ns et de 11.2 à 117.2ns. La puce occupe une surface de 80μm × 100μm. En effet, les temps morts des côtés hauts et bas varient en raison de la différence de fonctionnement des commutateurs de puissance côté haut et côté bas, qui sont respectivement en commutation dure et douce. Par conséquent, un générateur de temps mort reconfigurable asymétrique doit être ajouté aux pilotes de portes traditionnelles pour obtenir une conversion efficace. Notamment, le temps mort asymétrique optimal pour les côtés hauts et bas des convertisseurs de puissance à base de Gan doit être fourni par un circuit de commande de grille reconfigurable pour obtenir une conception efficace. Le temps mort optimal pour les convertisseurs de puissance dépend de la topologie. Une autre contribution importante de ce travail est la dérivation d'une équation précise du temps mort optimal pour un convertisseur buck. Le générateur de temps mort asymétrique reconfigurable fabriqué sur mesure est connecté à un convertisseur buck pour valider le fonctionnement du circuit proposé et l'équation dérivée. De plus le rendement d'un convertisseur buck typique avec T[indice DLH] minimum et T[indice DHL] optimal (basé sur l'équation dérivée) à I[indice Load] = 25mA est amélioré de 12% par rapport à un convertisseur avec un temps mort fixe de T[indice DLH] = T[indice DHL] = 12ns.
Book Description
L'introduction de ressources intermittentes, géographiquement dispersées, et l'augmentation des puissances sur les lignes de transmission ont imposé de nouvelles contraintes sur les réseaux de transport à courant alternatif. Ces problématiques ont exposé les limites des technologies existantes et le besoin de renforcer les infrastructures des systèmes à très haute tension. Dans cette perspective, les réseaux à courant continu haute tension (HVDC) sont une alternative technique et économique attrayante pour transporter des puissances plus importantes sur de plus longues distances. Cette situation est rendue possible grâce aux progrès de l'électronique de puissance, qui ont conduit à l'essor des convertisseurs modulaires multi-niveaux (MMC). En comparaison avec les topologies conventionnelles, leur structure n'utilise pas la mise en série complexe de composants de puissance pour tenir des tensions élevées. À l'inverse, elle repose sur la mise en série de convertisseurs élémentaires avec un stockage de faible capacité, appelés sous-modules (SM), fonctionnant à des tensions beaucoup plus faibles. En distribuant l'énergie stockée, un nouveau degré de liberté est obtenu en termes de contrôle. Cette caractéristique peut être renforcée, si une solution de stockage de l'énergie électrique y est associée pour décupler la capacité énergétique du convertisseur. Il pourra ainsi répondre aux besoins de services système exprimés par les opérateurs réseaux. Dans cette thèse, on se propose d'étudier l'intégration de systèmes de stockage de l'énergie au sein de convertisseurs modulaires multi-niveaux en vue de répondre aux challenges de résilience et de fiabilité des réseaux d'interconnexion et de transport de l'énergie électrique. Dans un premier temps, une introduction du contexte et un état de l'art sont présentés avec pour objectif de cerner le cadre dans lequel s'inscrivent ces travaux de recherche. Ensuite, nous exposons la modélisation et la commande de convertisseurs modulaires multi-niveaux. L'usage du degré de liberté offert par la commandabilité de l'énergie interne pour fournir des services système grâce à l'intégration de systèmes de stockage de l'énergie est étudié. De même, nous analysons l'opportunité de réaliser une distribution partielle des éléments de stockage de l'énergie à l'intérieur du convertisseur ainsi que leur influence sur les éléments dimensionnants. La seconde partie aborde les problématiques d'intégration des éléments de stockage de l'énergie, ici des supercondensateurs, directement au sein d'un sous-module. Pour ce faire, une vue d'ensemble des solutions d'interface émergentes de la littérature est donnée. Puis, une méthodologie de dimensionnement, permettant de comparer les structures retenues, a été développée. Par la suite, une topologie innovante, adaptée pour ces applications à haute tension et économiquement avantageuse, est présentée. Enfin, son modèle est développé tout comme les lois de commande associées pour garantir une gestion énergétique correcte avec un minimum d'interaction avec la commande globale du convertisseur modulaire multi-niveaux. Des simulations et une validation expérimentale valident les stratégies proposées. Finalement, la fiabilité et la disponibilité d'une telle solution est évaluée. Une étude sur la dégradation des performances des éléments de stockage de l'énergie, selon un profil de mission donné, au cours de la période d'exploitation du convertisseur a été réalisée en premier lieu. Dans la perspective de définir la disponibilité d'une fonction de stockage de l'énergie au fil du temps ainsi que la stratégie de maintenance à adopter, des simulations de Monte Carlo, permettant d'estimer l'espérance d'une variable aléatoire en générant un grand nombre d'échantillons selon une loi de probabilité donnée, ont été effectuées. Elles ont permis de tenir compte de la haute modularité du convertisseur et des dispersions entre les milliers d'éléments de stockage de l'énergie le composant.
Author: KHALED.. LOUATI
Author: KHALED.. LOUATI
Author: Daniel Sadarnac
Author: ANANI SYLVAIN.. D'ALMEIDA
Author: WASSIM.. ABIDA
Author: SAKALDIP.. DULTHUMMON
Author: DARIUS.. DEDECIUS
Author: Jean-Paul Laviéville
Author: SMAIL.. HADDADI
Author: Mousa Karimi
Author: Florian Errigo