Modelisation, conception et realisation de capteurs de courant performants

par Patrick Poulichet

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de François Costa.

Soutenue en 2001

à Cachan, Ecole normale supérieure .

mots clés

Résumé

Ce travail traite de la modelisation et de la conception de capteurs de courant performants destines au domaine de l'electronique de puissance. Des modeles ont ete concus pour optimiser les differentes parties des capteurs de courant. Des solutions originales ont ete mises en uvre pour parvenir a conserver un fort facteur de merite (produit i m a x x f h f). Les sondes d'instrumentation concues ont une precision de l'ordre de quelques pour-cent et peuvent mesurer des courants de l'ordre de 100a du continu a 50mhz. Nous presentons les differents principes de mesure de courant en insistant sur les methodes utilisant un transformateur de courant. Un capteur d'induction place dans l'entrefer du circuit magnetique est associe au transformateur de courant afin d'etendre sa bande passante en basses frequences. Un circuit de correction est determine pour lineariser la bande passante du dispositif. Un modele de type circuit du transformateur de courant est etabli pour determiner sa frequence haute maximale d'utilisation. Les elements magnetiques et electriques du modele sont calcules a partir de simulations par elements finis. La variation de l'impedance des conducteurs est egalement determinee par elements finis et ce phenomene est integre dans le modele circuit. De plus il tient compte des proprietes physiques du materiau magnetique. La validite de ces modeles est verifiee par comparaison entre simulations et mesures. Le modele est etabli dans trois configurations : conducteur de mesure centre, conducteur de mesure decentre et capteur insere dans un blindage. Des differences tres importantes sont constatees lors des mesures pour ces trois configurations. Ces differences sont bien reproduites par simulation. Enfin nous verifions les performances des differents capteurs de courants realises, par des mesures faibles et forts courants.

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