Modèles et outils pour la conception de composants magnétiques HF dédiés à l'électronique de puissance

par Zahir Belkaid

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de François Forest.

Soutenue le 02-12-2016

à Montpellier , dans le cadre de École Doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015) , en partenariat avec Institut d'électronique et des systèmes (Montpellier) (laboratoire) .

Le président du jury était Eric Labouré.

Le jury était composé de François Forest, Eric Labouré, Charles Joubert, Yves Lembeye, Philippe Enrici, Xavier Margueron.

Les rapporteurs étaient Charles Joubert, Yves Lembeye.

mots clés

• Composant magnétique
• Pertes Joule
• Pertes fer
• Effets haute fréquence
• Optimisation
• Composants électroniques
• Électronique de puissance
• Convertisseurs électriques

Résumé

Les composants magnétiques sont des constituants essentiels des convertisseurs électroniques de puissance en termes de volume et de coût, en particulier dans les alimentations à découpage. Pour cette raison, il est intéressant de développer des méthodes et des outils logiciels pour optimiser la conception de dispositif magnétiques en relation avec les paramètres de conversion. Concevoir et optimiser un composant magnétique suppose de définir parfaitement les contraintes induites par les spécifications, de choisir des conducteurs, isolants et circuits magnétiques, tant sur le plan des matériaux que des géométries, de calculer finement les pertes dans ces différentes parties et enfin, de disposer de modèles thermiques permettant de conduire le design en considérant la contrainte majeure que constituent les températures de fonctionnement des différentes parties du composant. L'objectif de cette thèse est de jeter les bases d'un outil générique d'aide à la conception optimale de composants magnétiques en s'appuyant sur des modélisations analytiques et numériques.

mots clés

• Transformer
• Copper losses
• Optimization

Titre traduit

Models and tools for the design of RF magnetic components dedicated to power electronics

Résumé

The magnetic components are essential constituents of the power electronic converters in terms of volume and cost, particularly in switching power supplies. Therefore, it is essential to develop methods and software tools that can optimize the magnetic device design in relation to the conversion parameters. The design and optimization of the magnetic component includes several constraints that are imposed by the specifications including the choice of electrical conductors and magnetic circuits, both in terms of materials and their geometries. It is necessary to calculate the losses in these parts and to know the thermal models that allows a better design by considering the major constraint namely, the operation temperatures of different parts of the component.The current work describes the basics of a generic tool that will help in the optimal design of a magnetic components based on both analytical and numerical modeling.