An open-circuit fault diagnosis for interleaved boost converter with coupled inductors in fuel cell application

International audienceInterleaved boost converters with coupled inductors are a suitable fault-tolerant topology for fuel cell electric vehicles (FCEVs). However, the reliability of these converters has been a major concern, and the fault diagnosis control remains a challenge due to phase coupling. In this paper, a simple signal-based diagnostic method is proposed. It is mainly based on the average of the inductor currents to detect and identify the switch open-circuit fault. The proposed method is implemented on Matlab / Simulink and validated on Typhoon Hardware-in-the-loop (HIL) in closed-loop. The fault could be detected in less than two switching periods. A post-fault reconfiguration is applied to maintain optimal operation of the healthy phases. This fault-tolerant control is easy to implement and demonstrates great robustness in the case of load variations

Circuit magnétique des inductances couplées pour hacheur élévateur à phases parallèles tolérant aux défauts

National audience<div style=""&gt<font face="arial, helvetica"&gt<span style="font-size: 13px;"&gtLes véhicules électriques à pile à combustible (FCEVs) sont devenus une des alternatives les plus écologiques. La pile à combustible (PAC), étant la principale source d'énergie, est toujours associée à un convertisseur DC/DC pour adapter sa faible tension au bus de liaison DC. Afin de satisfaire les exigences imposées pour la conception des FCEVs, le convertisseur DC/DC doit garantir un rendement élevé, une densité de puissance élevée (poids, volume et coût réduits) et une haute fiabilité. L’utilisation des phases parallèles à inductances couplées est une meilleure combinaison pour améliorer les performances du convertisseur et ainsi prolonger la durée de vie de la PAC. Cependant, les noyaux magnétiques sont sensibles à la saturation en cas de perte d'une phase. Dans cette contribution, un dimensionnement des inductances couplées est proposé, afin de considérer la saturation, généralement négligée dans la littérature, dans le développement des contrôles tolérants aux défauts. La modélisation du circuit magnétique est validée sur le logiciel PLECS.</span&gt</font&gt<br&gt</div&g

Coupled inductors-based interleaved boost converters for Fuel Cell Electric Vehicles

International audience<font face="arial, helvetica"&gt<span style="font-size: 13px;"&gtFuel cell (FC) is an energy conversion device of zero-emission. It has been increasingly used in many applications, especially in Fuel Cell Electric Vehicles (FCEVs) that use the Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) as the main power source. Due to the low and unregulated FC stack output voltage, a DC/DC converter is required to boost and regulate the DC bus voltage to a constant value. Reliability and continuity of service remain a major challenge for FCEVs to stand out in the transportation market. In this context, the DC/DC converter should ensure operational safety while increasing power density. Since using coupled inductors can improve the efficiency and reduce size and volume of converters, a comparison study is considered in this paper between different four-phase interleaved boost converter (4IBC) topologies, in both healthy and faulty operation modes. Simulation results show that, compared to the loosely coupled inductors and uncoupled inductors, the cascade cyclic coupled structure is very advantageous in terms of current ripple reduction, which make it well qualified for FCEVs.</span&gt</font&g

Contrôle tolérant aux défauts du convertisseur Boost à inductances couplées pour les applications de transport à pile à combustible

International audienceLe recours aux véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) est devenu une des alternatives les plus écologiques. Certes, la pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) est la principale source d'énergie des FCEV. Cependant, elle ne peut pas être connectée au bus de liaison continu sans l’intermédiaire du convertisseur DC/DC. Dans ce genre d'applications, la fiabilité du convertisseur est primordiale. L’utilisation des phases parallèles à inductances couplées est une meilleure combinaison pour améliorer les performances du convertisseur, réduire son volume et assurer la continuité de service. &nbsp;Néanmoins, la détection du défaut de phases reste une problématique majeure en raison du couplage des phases. En négligeant la saturation des inductances, un exemple de contrôle tolérant aux défauts est proposé. Il ne requiert aucun capteur supplémentaire pour détecter le défaut. Certes, les résultats de simulations montrent que l’algorithme permet de détecter le défaut en moins d'une période de commutation. Cependant, la prise en compte de la saturation des composants magnétiques demeure très cruciale afin que le comportement du système soit proche au fonctionnement réel.<br&g