Etude, conception et réalisation de circuits de commande d'IGBT de forte puissance

par Pierre Lefranc

Thèse de doctorat en Génie Electrique

Sous la direction de Jean-Pierre Chante et de Dominique Bergogne.


  • Résumé

    L'IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) a pris une part importante dans les applications de l'électronique de puissance. Depuis ses débuts dans les années 1980, il n'a cessé de concurrencer les composants comme le thyristor, le GTO, le MOSFET et le transistor bipolaire. A l'heure actuelle, le transistor IGBT permet d'être utilisé dans beaucoup d'applications notamment sous forme de module IGBT dont il est question dans cette thèse. Les modules IGBT font partie intégrante des convertisseurs de puissance. Ils sont associés à leurs circuits de commande (aussi appelés drivers). Ils ont pour fonction de piloter les modules IGBT qui leurs sont associés et de garantir leur intégrité en cas de défauts (surintensité, surtension). Dans ce mémoire, nous traitons de la réalisation et la conception de drivers de modules IGBT. Pour mener à bien cette étude, nous présentons tout d'abord un état de l'art sur les modules IGBT et leurs drivers. Ensuite, nous proposons une analyse et une modélisation des modules IGBT en prenant en compte le câblage. Nous apportons un complément d'étude sur le phénomène d'avalanche dynamique des puces IGBT en régime de surintensité. Enfin, nous effectuons la conception et la réalisation de drivers de modules IGBT. La fonction principale des drivers est découpée en sous fonctions qui permettent d'effectuer une étude structurée. Chaque sous fonction est étudiée et les solutions apportées sont exposées avec simulations et résultats expérimentaux à l'appui.

  • Titre traduit

    = Study, conception and realization of gate drive circuits for high power IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).


  • Résumé

    IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is one of the main active component of power electronic. Since his beginning in the early 1980's, it is a serious competitor for thyristors, GTOs, MOSFETs and bipolar transistors. Nowadays, IGBT can be used in applications as power modules that are described in this thesis. Gate drive circuits are linked to IGBT power modules, they are also called "driver". The main functions are to drive the gate of the IGBT and to protect IGBT from overcurrent and overvoltage. Realization and conception of gate drive circuits are presented. To do so, we present a state of the art IGBT and gate drive circuits. And, we give a modelization of IGBT modules with inductive effects. We study the dynamic avalanche phenomenon in over current condition. Finally, we expose conception and realization of gate drive circuits. The main function of the driver is subdivided so as to structure the conception. Each sub-function is studied with simulations and experimental results.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XII-212 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 207-212

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(3046)
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