Modélisation comportementale des composants pour les convertisseurs statiques PDF Download
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Author: Nadir Idir Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 129
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: Nadir Idir Publisher: ISBN: Category : 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.
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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: Jean-Paul Hautier Publisher: Editions TECHNIP ISBN: 9782710807452 Category : Electric current rectifiers Languages : fr Pages : 340
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"Cet ouvrage présente une méthodologie qui permet d'abord d'appréhender le fonctionnement particulier des convertisseurs électroniques de puissance, puis de définir les lois de leur commande dans un contexte donné d'application. Il complète utilement les ouvrages déja existants sur le sujet. En effet, il ne s'agit pas d'une classification de montages mais d'une proposition de formalisme simple et suffisamment général pour leur modelisation et leur commande." 4ème de couverture
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Depuis les années 1990, l'énergie électrique a tendance à supplanter les autres énergies de servitude à bord des avions. Ceci offre des gains notables en termes de poids, volume et coûts de maintenance. L'énergie électrique remplit des fonctions de plus en plus variées grâce à la généralisation de l'utilisation de convertisseurs statiques. Ces convertisseurs sont basés sur l'utilisation de composants semiconducteurs en commutation qui génèrent des variations rapides de tension et de courant. Ce qui engendre des perturbations à haute fréquence qu'il faut limiter afin d'être conforme aux normes de compatibilité électromagnétiques (CEM). La conformité aux normes est souvent obtenue en ajoutant un filtre lourd et volumineux au système, ce qui réduit les gains apportés par la transition vers le plus électrique. Afin d'optimiser le filtre à ajouter, il est intéressant de prendre en compte la contrainte de CEM dès la phase de conception, pour cela, il faut disposer d'outil de simulation prédictive. Dans cette thèse nous proposons une méthode de modélisation des perturbations conduites émises par un système valable jusque 50MHz. Pour cela, notre travail se divise en deux parties. D'une part, nous proposons une méthode de modélisation des chemins de propagation des perturbations, incluant notamment les câbles d'énergie. D'autre part, nous proposons une méthode de modélisation des sources de perturbation en domaine fréquentiel. Cette méthode est basée sur l'utilisation de plusieurs topologies de générateurs équivalents et permet de représenter le comportement non-linéaire des convertisseurs. Cette méthode est validée expérimentalement sur un hacheur série et sur un onduleur monophasé.
Author: Eric Laveuve Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 136
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LE TRAVAIL PRESENTE CONCERNE LES COMPOSANTS BOBINES UTILISES DANS LES CONVERTISSEURS STATIQUES DE QUELQUES CENTAINES DE WATT FONCTIONNANT AU-DELA DE 100 KHZ. IL A POUR BUT LA COMPREHENSION DES PHENOMENES PHYSIQUES QUI PERTURBENT LE COMPORTEMENT ELECTRIQUE HAUTE FREQUENCE DE CES COMPOSANTS. L'ACCENT EST MIS SUR LES COURANTS INDUITS DANS LES CONDUCTEURS ET LES COUPLAGES CAPACITIFS. L'APPROCHE EXPERIMENTALE MET EN EVIDENCE INDIVIDUELLEMENT LES PHENOMENES PHYSIQUES QUI FONT L'OBJET DE DEVELOPPEMENTS THEORIQUES. CES ETUDES SONT MENEES ANALYTIQUEMENT GRACE A DES MODELES ELECTROMAGNETIQUES SIMPLES. ELLES SONT ENSUITE CONFRONTEES QUANTITATIVEMENT AUX MESURES AINSI QU'A DES SIMULATIONS. DE NOUVEAUX SCHEMAS EQUIVALENTS DE COMPOSANTS SONT PROPOSES ET TESTES: ILS PERMETTENT DE RENDRE COMPTE DU COMPORTEMENT ELECTRIQUE DE CES COMPOSANTS JUSQU'A PLUSIEURS MHZ. ILS AMENENT UNE PLUS GRANDE PRECISION LORS DE LA SIMULATION DU FONCTIONNEMENT D'UN CONVERTISSEUR AINSI QU'UNE DESCRIPTION PLUS FINE DE CES COMPOSANTS LORS D'UN ACHAT. LA METHODE D'ELABORATION EXPERIMENTALE DE CES SCHEMAS EST ETABLIE. TOUS LES ELEMENTS DE CES SCHEMAS EQUIVALENTS RECOIVENT UNE JUSTIFICATION PHYSIQUE ET, POUR CERTAINS PROTOTYPES, ON SAIT PREVOIR LEURS VALEURS. DES THEORIES GENERALES DEVELOPPEES AU COURS DE CE TRAVAIL PERMETTENT D'ENVISAGER L'EXTENSION DE CES PREVISIONS A DES COMPOSANTS VARIES
Author: Anne Castelan Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 184
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Avec le remplacement des réseaux hydrauliques et pneumatiques à bord des aéronefs par des réseaux électriques, le nombre d'équipements embarqués pour assurer un bon fonctionnement augmentera. Le passage à un avion entièrement électrique permettrait de réduire les couts de production et fonctionnement, assurerait une meilleure fiabilité des systèmes, et réduirait l'impact écologique de la circulation d'un tel appareil. En effet, un tel avion serait plus léger qu'un avion actuel. Pour s'assurer de cela, il est nécessaire de réduire la masse des équipements embarqués servant à la gestion, la mise en forme, la distribution d'énergie électrique. Le dimensionnement et l'optimisation de la masse des équipements embarqués est donc une problématique fondamentale dans le développement de l'avion plus électrique. Cette masse est majoritairement fixée par les systèmes de refroidissement lorsque l'on considère des systèmes de conversion d'énergie. Parmi l'ensemble des systèmes de refroidissement disponibles et dédiés au refroidissement des convertisseurs statiques, deux grandes technologies ont été sélectionnées, dans l'objectif d'en produire des modèles dédiés à des routines d'optimisation. Les dissipateurs à ailettes droites en convection forcée, ainsi que les systèmes associant dissipateurs à ailettes et caloducs seront modélisés au cours de ces travaux de thèse. Des modèles analytiques de ces systèmes de refroidissement seront proposés, dans l'optique de pouvoir optimiser au mieux leur masse tout en assurant un bon fonctionnement thermique. Même si de nombreuses méthodes de dimensionnement et d'optimisation dédiées aux systèmes de refroidissement existent, notre choix de modélisation s'est porté sur une représentation analytique. En effet, ce type de modélisation est déduit d'une résolution exacte de l'équation de la chaleur pour représenter des configurations géométriques et thermiques simples. Les configurations sélectionnées correspondent à des configurations simples à modéliser analytiquement. L'avantage de tels modèles réside dans le fait que le comportement thermique de systèmes de refroidissement, i.e de la température de la source de chaleur à l'ambiant, est une fonction des paramètres géométriques, des matériaux et des conditions environnementales des systèmes de refroidissement. Ce sont donc des modèles très rapides d'exécution qui donnent une solution exacte du comportement thermique des dissipateurs modélisés. Ils présentent donc un réel intérêt dans l'optique d'optimiser la masse de ces systèmes.
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L'électronique de puissance a connu un développement important en grande partie grâce à des améliorations technologiques conséquentes sur les composants actifs de puissance mais aussi sur les techniques de câblages. Les performances ainsi acquises en terme de puissance volumique se paient malgré tout par des problèmes de compatibilité électromagnétique apparaissant au sein des convertisseurs statiques. Ces problèmes se traduisent avant tout par une interaction entre la partie puissance et la partie commande du convertisseur. Au lieu de résoudre ces problèmes une fois le prototype effectué, il est souhaitable de les considérer dès la conception. Le processus de l'interaction puissance-commande est mis en évidence par une décomposition désormais classique : source, chemin et victime. Chacun de ces éléments est ensuite modélisé. Il est ainsi possible d'effectuer une simulation fine des convertisseurs statiques qui intègre les éléments parasites introduits par le caractère non idéal des différents éléments. Si la simulation fine est un objectif important, elle ne permet cependant pas de dégager des règles de conception. En effet, dans le processus de la simulation fine, on part de données technologiques (telles que la géométrie du circuit, le choix des composants actifs...). Ce type de données est mis sous forme de modèles dont le comportement temporel est issu de la simulation. La méthodologie consiste, à partir d'un civière de bon fonctionnement et en s'appuyant sur la simulation fine, d'obtenir des contraintes sur certains des paramètres des modèles. Ces contraintes constituent en fait des règles de conception qui peuvent être ensuite insérées dans un système expert. Cette méthodologie est ici appliquée pour tenter de résoudre certains problèmes d'interaction puissance-commande dans les convertisseurs statiques. Cette opération est possible par l'élaboration de modèles inversibles donc simplifiés du processus de l'interaction puissance-commande. La recherche de règles de conception selon d'autres critères que l'interaction puissance-commande est aussi envisageable à l'aide de cette méthodologie.
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CE MEMOIRE TRAITE DE L'INTRODUCTION DE MODELES FINS DE COMPOSANTS DANS LE LOGICIEL SCRIPT. NOUS ABOUTISSONS A L'ELABORATION D'UN OUTIL DE SIMULATION APTE A TRAVAILLER TANT SUR LE COMPORTEMENT FONCTIONNEL D'UNE ALIMENTATION QU'A L'ECHELLE DU COMPOSANT. LES PERFORMANCES DU LOGICIEL SCRIPT, DANS LE DOMAINE DE L'ETUDE FONCTIONNELLE GLOBALE DES CONVERTISSEURS STATIQUES, NE SONT PLUS A PROUVER. A CE TITRE, CE PROGRAMME REPOND A UN CAHIER DES CHARGES BIEN SPECIFIQUE; CELUI-CI EST TOUT D'ABORD NOTIFIE. APRES UNE ANALYSE DES PARTICULARITES PROPRES AUX COMPOSANTS, DES MODIFICATIONS SONT APPORTEES AU LOGICIEL INITIAL: LES NOTIONS DE NON-LINEARITE ET DE SOURCE LIEE SONT EXPLICITEES ET INTRODUITES. CECI ACQUIS, DES MODELES DE COMPOSANTS, ISSUS DE MODELES CLASSIQUES, SONT ADAPTES AU LOGICIEL. DANS LE DERNIER CHAPITRE, UN ECHANTILLON DE RESULTATS PERMET D'ESTIMER LE VASTE DOMAINE D'UTILISATION D'UN TEL OUTIL DE SIMULATION
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Depuis plusieurs decennies, la modelisation moyenne de convertisseurs statiques a fait l'objet de nombreuses etudes. En effet, nous avons interet a transformer le systeme original en un systeme continu qui represente macroscopiquement au mieux les comportements dynamiques et statiques du circuit, notamment en vue d'une etude systeme. Cependant, la modelisation moyenne peut s'averer laborieuse des que le nombre de semi-conducteurs du convertisseur devient important. Dans cette perspective, ce travail presente un nouvel outil d'aide a la generation automatique de modeles exacts et moyens dans le cas de la conduction continue et/ou discontinue et en partant d'un a priori sur le fonctionnement du convertisseur a etudier: la description du circuit, le mode de fonctionnement et la commande du convertisseur statique. La conception d'un tel outil repose sur trois etapes principales et qui sont l'analyse topologique du circuit, le calcul des matrices d'etat pour chaque configuration du convertisseur statique et enfin une mise en equations des modeles. Les modeles generes sont sous forme symbolique ce qui permet de les reutiliser dans plusieurs logiciels."
Author: Jacques SCHONEK Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 114
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CONCEPTION DE LA METHODE DE SIMULATION: CHOIX D'UN MODELE POUR LES COMPOSANTS ET POUR LE CONVERTISSEUR. CONSTRUCTION D'UN PROGRAMME DE SIMULATION NUMERIQUE. EXTENSION AUX SYSTEMES CONVERTISSEUR STATIQUE-MACHINE.
Author: Nadir Idir
Author: Nadir Idir
Author: KAMEL.. BESBES
Author: Jean-Paul Hautier
Author: Clément Marlier
Author: Eric Laveuve
Author: Anne Castelan
Author: Frédéric Merienne
Author: Florence Oms
Author: Asma Merdassi
Author: Jacques SCHONEK