Méthode unifiée de simulation et de conception des convertisseurs de puissance

Le développement des convertisseurs de puissance à haute fréquence est en plein essor grâce à l'émergence des technologies vertes telles que les véhicules hybrides et les énergies renouvelables. Ces nouvelles technologies allient l'efficacité des machines électriques à la puissance brute des moteurs thermiques. Les convertisseurs de puissance qui contrôlent ces machines sont des technologies embarquées qui doivent posséder un rendement élevé ainsi qu'une très grande fiabilité. En plus des applications terrestres, les convertisseurs embarqués se retrouvent maintenant dans l'industrie de l'aéronautique et de l'aérospatiale. En ce sens, leur fiabilité et leur rendement deviennent plus que jamais des caractéristiques recherchées. Encore aujourd'hui, le développement d'un convertisseur de puissance demeure une science qualitative. Malgré le fait que plusieurs techniques de commande soient disponibles pour augmenter la stabilité des convertisseurs, il n'existe pas beaucoup de règles systématiques pour la conception physique de l'unité. La plupart du temps, la disposition des composants physiques du convertisseur est réalisée artistiquement sur la plaquette de circuit imprimé aux endroits les plus commodes. Ce manque de rigueur au niveau des problèmes d'interférences électromagnétiques n'est pas tellement surprenant, car l'analyse de ce type de problème est complexe et coûteuse. Souvent, l'espoir de résolution de ce type de problème passe par la conception de plusieurs générations de plaquette de circuit imprimé. En regard à cette problématique, le but de cette thèse est de fournir des outils simples et validés expérimentalement permettant aux concepteurs des circuits imprimés de régler les problèmes de fiabilité à la base lors de la conception de la plaquette. Plusieurs solutions sont exposées concernant 1' orientation du champ magnétique, 1' identification des éléments parasites, la modélisation des semi-conducteurs de puissance et la modélisation électromagnétique des convertisseurs

Interfaçage d'une commande externe à un simulateur en temps réel d'entraînements électriques

En dépit de l'ingéniosité des chercheurs et de la puissance des mathématiques entourant les théories de la commande moderne, rares sont les nouveaux schèmes de contrôle qui sont appliqués en industrie faute de validation expérimentale. La simulation en temps différé présente une porte de sortie à ce problème. Toutefois, ce type de simulation présente deux inconvénients majeurs. Premièrement, chacune des simulations exigent un temps important. Deuxièmement, ce type de simulation utilise la modélisation du contrôleur et non le contrôleur réel. La simulation en temps réel permet de combler ces manques car il est alors possible de raccorder un contrôleur au simulateur. C'est l'étape que nous allons franchir dans ce mémoire. D'excellents résultats de simulation en boucle ouverte et en boucle fermée sont présentés dans ce travail ce qui confirme la validité de l'approche

Large-signal modeling of three-phase dual active bridge converters for electromagnetic transient analysis in DC grids

The three-phase dual active bridge (3p-DAB) converter is widely considered in next-generation DC grid applications. As for traditional AC grids, the successful integration of power electronic converters in DC grids requires accurate time-domain system-level studies. As demonstrated in the existing literature, the development and efficient implementation of large-signal models of 3pDAB converters are not trivial. In this paper, a generalized average model is developed, which enables system-level simulation of DC grids with 3p-DAB converters in electromagnetic transient type (EMT-type) programs. The proposed model is rigorously compared with alternative modeling techniques: ideal-model, switching-function and state-space averaging. It is concluded that the generalized average model provides an optimal solution when accuracy of transient response, reduction in computation time, and wideband response factors are considered

A Review and Comparison of Solid, Multi-Strands and Litz Style PCB Winding

At high frequency, AC resistance of a printed circuit board (PCB) winding becomes important and accounts for a large proportion of planar transformer losses. The winding is then influenced by both skin and proximity phenomenon, which makes the current distribution uneven resulting in an increased resistance. The study of improving AC resistance of a PCB winding has been tackled by many researchers. However, the lack of an overview and comparison among improvements has made it difficult to apply those methods to a specific winding. To overcome the above limitations, this paper investigates the pros and cons of three popular AC resistance optimizing methods: optimizing track width of a solid PCB winding, using multi-strands and using Litz style PCB winding. To verify the theoretical analysis, a total of 12 PCBs are simulated by finite element (FEM) and tested in the laboratory. Five criteria are analyzed, including skin resistance, proximity resistance, AC to DC ratio, total AC resistance and complexity are taken into consideration. The results of this study show that optimizing track width method has a significant improvement on AC resistance while the use of Litz PCB is effective for applications that need stable AC resistance in a wide frequency range. The use of parallel strands winding should be carefully considered as there is not significant benefit in both reducing the AC resistance and AC to DC ratio

High power density EMI filter design with consideration of self-parasitic

none4noneRuxi Wang;Dushan Boroyevich;Handy Fortin Blanchette;Paolo MattavelliRuxi, Wang; Dushan, Boroyevich; Handy Fortin, Blanchette; Mattavelli, Paol