Contribution à la conception par la simulation en électronique de puissance : application à l'ondulateur basse tension

par Cyril Buttay

Thèse de doctorat en Génie Electrique

Sous la direction de Dominique Bergogne.


  • Résumé

    L'électronique de puissance prend une place croissante dans le domaine automobile, avec notamment l'apparition de systèmes de motorisation mixte thermique-électrique (véhicules hybrides). Dans cette optique, les outils de conception des convertisseurs basse tension doivent être suffisamment précis pour réduire les phases de prototypage, mais également pour analyser la robustesse d'un convertisseur face aux inévitables dispersions d'une fabrication en grande série. Dans la première partie, nous proposons un modèle de MOSFET valide dans les différentes phases de fonctionnement rencontrées dans un onduleur (commutation du transistor, de sa diode interne, et fonctionnement en avalanche notamment). La nécessité de modélisation du câblage est ensuite démontrée, puis nous présentons la méthode de modélisation, reposant sur l'utilisation du logiciel InCa. La seconde partie de cette thèse, qui repose principalement sur une démarche expérimentale, permet d'identifier les paramètres du modèle de MOSFET puis de valider la modélisation complète du convertisseur vis-à-vis de mesures. Pour cela, nous avons choisi un critère de comparai-son très sensible aux erreurs de modélisation : le niveau de pertes du convertisseur. La mesure de ces pertes est effectuée par calorimétrie. Nous en concluons que la modélisation proposée atteint une précision satisfaisante pour pouvoir être exploitée dans une démarche de conception, ce qui fait l'objet de la dernière partie de cette thèse. La simulation est alors utilisée pour étudier l'influence du câblage et de la commande sur les pertes d'un bras d'onduleur, puis pour étudier la répartition du courant entre transistors d'un assemblage en parallèle en tenant compte de leurs dispersions de caractéristiques. Une telle étude ne pourrait que très difficilement être effectuée de façon expérimentale (elle nécessiterait la modification du circuit pour insérer les instruments de mesure), ce qui montre l'intérêt de la conception assistée par ordinateur en tant qu'outil d'analyse.

  • Titre traduit

    = Contribution to the computer-aided design in power electronics : application to the low voltage inverter


  • Résumé

    As power electronics become more and more present in automotive, the low voltage converters CAO tools have to be accurate enough to reduce the number of prototype steps. In the first part, a MOSFET model that works in the different configurations of an inverter is proposed; then we demonstrate the need for the modelization of the interconnections. The second part is devoted to the identification of the parameters of these models and to the validation of the complete inverter model. Comparison is made with the loss level of the converter, measured by calorimetric means. We conclude that a sufficient accuracy is achieved to use simulation in design, which constitute the last chapter. A sensitivity study on converter lasses and a study on current sharing between MOSFETs are performed. As this would be very difficult to realize by an experimental approach, it demonstrates the interest of CAO on analysis.

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Informations

  • Détails : XIII-208 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. [191]-197

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2852)
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