Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La mise en œuvre de la méthode PEEC peut être assez complexe, même si la méthode en elle-même est assez simple. Cet article présente donc un exemple d'application dans un cas industriel : un onduleur de 200 kVA. Après quelques éléments sur la mise en peuvre de la méthode, l’article décrit l’onduleur, sa modélisation et les résultats qui peuvent en être tirés. En fin d’article, des éléments complémentaires sont donnés, traitant de cas particuliers non abordés dans l’étude de l’onduleur.
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Lire l’articleAuteur(s)
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James ROUDET : Professeur à l’Université Joseph Fourier (UJF) de Grenoble
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Edith CLAVEL : Maître de conférences à l’Institut Universitaire de Technologie 1 de Grenoble
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Jean-Michel GUICHON : Maître de conférences à l’Institut Universitaire de Technologie 1 de Grenoble
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Jean-Luc SCHANEN : Professeur à l’École Nationale Supérieure d’Ingénieurs Électriciens de Grenoble
INTRODUCTION
Afin d’étayer les méthodes présentées dans l’article [D 3 071] « Modélisation PEEC des connexions dans les convertisseurs de puissance », une application concrète, un onduleur de 200 kVA, est modélisée. Lorsque l’on cherche des formes d’ondes en commutation dans ce type d’application, la modélisation des semi-conducteurs (transistors et diodes) est tout aussi importante que la modélisation du câblage. Toutefois, dans cet article, seule la modélisation du câblage est traitée et présentée. La simulation temporelle utilisera les modèles « standards » du logiciel SABER.
La méthode PEEC, même si elle est assez simple sur le plan conceptuel, est d’une mise en œuvre assez délicate. En effet, le maillage engendre un grand nombre d’éléments géométriques, dont il faut évaluer l’impédance et les couplages. Ces éléments doivent être réagencés dans un schéma électrique correspondant à la réalité du circuit.
Le but de cet article est donc d’indiquer comment appliquer la méthode PEEC à un cas industriel. Les auteurs tiennent à remercier vivement la société MGE UPS System qui a fourni l’exemple de l’onduleur triphasé 200 kVA [1]. Compte tenu du niveau de puissance, plusieurs éléments sont associés en parallèle : condensateurs, modules IGBT... Le câblage peut être déterminant quant à la répartition des courants dans ces composants en parallèle, ce qui justifie une étude approfondie. Par ailleurs, les commutations d’électronique de puissance à l’origine de variation de courant pouvant atteindre 5 000 A/µs, les inductances de câblage par les surtensions qu’elles engendrent doivent être caractérisées avec une grande précision.
L’article fournit des indications sur la mise en œuvre de la méthode, puis décrit l’onduleur, sa modélisation et les résultats qui peuvent en être tirés. En fin d’article, des éléments complémentaires sont donnés, traitant de cas particuliers non abordés dans l’étude de l’onduleur.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version courante de mars 2021 par James ROUDET, Edith CLAVEL, Jean-Michel GUICHON, Jean-Luc SCHANEN
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Exemple d’application en électronique de puissance1. Méthodologie de modélisation
Ce paragraphe a pour objectif de présenter une méthode de simulation du comportement électrique d’un dispositif. Cette méthodologie est reprise dans la majeure partie des outils informatiques implémentant la méthode PEEC (à quelques variantes près). La figure 1 présente un récapitulatif des cinq étapes décrites ci-après.
La première étape va consister à décrire l’ensemble de la géométrie du dispositif à traiter. Étant données les différentes restrictions géométriques intrinsèques à la méthode de modélisation, une description de type tuyau est suffisante. Cela signifie qu’un profil ou une section est plaqué sur une fibre neutre rectiligne afin de décrire la géométrie.
La seconde étape va consister à décrire l’environnement électrique ainsi que les connexions électriques entre les différents conducteurs. En effet, quelle que soit la ou les grandeurs recherchées (courant, impédance équivalente), il est nécessaire d’avoir des boucles de courant fermées (éventuellement refermées par des connexions idéales). Dans cette étape, l’utilisateur va devoir définir les différentes connexions entre les conducteurs massifs décrits lors de la première étape. Ensuite, il place les sources de courants et tensions (s’il recherche des grandeurs liées aux courants) ou les sondes d’impédances (s’il cherche à connaître l’impédance entre deux points). Puis, il place les différentes charges/éléments passifs (résistances, inductances, condensateurs). La figure 1 (étape 2) présente un exemple d’une telle description.
La troisième étape va consister à discrétiser la géométrie décrite dans la première étape. Le maillage de la géométrie ayant été présenté en Modélisation PEEC des connexions dans les convertisseurs de puissance...
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Méthodologie de modélisation
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MARTIN (C.), SCHANEN (J.L.), VERDIERE (F.), PASTERCZYK (R.) - Modélisation de l’ensemble de la connectique d’un onduleur triphasé de 200 kVA - . EPF’02, Déc. 2002, Montpellier.
-
(2) - CLAVEL (E.), SCHANEN (J.L.), ROUDET (J.) - Case impedance determination for power electronic components - . IEEE ICEAA’95, Turin, Septembre 1995, pp 121-154.
-
(3) - CLAVEL (E.), ROUDET (J.), SCHANEN (J.L.), HUBLIER (P.) - Modeling and electrical simulation of busbar - . IEEE PCIM’96, Nuremberg, Mai 1996, pp 747-752.
-
(4) - CLAVEL (E.), SCHANEN (J.L.), ROUDET (J.), FONTANET (A.) - Influence of the cabling geometry on paralleled diodes in a high power rectifier - . IEEE IAS’96, San Diego, Octobre 1996, pp 993-998.
-
(5) - GUICHON (J.M.), BESACIER (M.), SCHANEN (J.L.), CLAVEL (E.), GELET (J.L.) - Current evaluation inside a power fuse - . IEEE PES – TD, Marina Del Rey (U.S.A), Mai 2002.
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