Bibliographie & annexes
Présentation
English
Auteur(s)
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François COSTA : Agrégé de Génie électrique - Docteur en sciences physiques de l’Université d’Orsay Paris-Sud - Maître de conférences à l’École normale supérieure de Cachan
-
Gérard ROJAT : Docteur de troisième cycle de l’Université Paul-Sabatier (Toulouse) - Docteur d’État en sciences physiques de l’Université Claude-Bernard (Lyon) - Professeur à l’Université Lyon-I
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Cet article s’attache à décrire les principes de réduction des perturbations électromagnétiques des convertisseurs statiques et introduit les méthodes de simulation ; l a prise en considération de la CEM dans la conception d’un convertisseur statique est devenue une réalité plus ou moins bien maîtrisée. Elle demande au concepteur une bonne pluridisciplinarité, tant pour ce qui est du domaine de la conversion statique (connaissance des techniques pour accroître le rendement, les performances statiques et dynamiques, la compacité) que pour ce qui est du domaine de la CEM (connaissance des phénomènes, optimisation des formes d’onde, minimisation des couplages, respect des gabarits de normes, susceptibilité électromagnétique), et enfin de la métrologie (haute fréquence et fort courant) associée à ces domaines.
Les outils de simulation ne permettent actuellement de traiter la CEM des convertisseurs statiques que partiellement. Les logiciels utilisés sont de type «circuit » en ce qui concerne les perturbations conduites et spécifiques pour les perturbations rayonnées. Une tendance émergente est l’apparition de logiciels de calculs des éléments parasites de câblage ou de phénomènes rayonnés. Cependant, pour en faire de véritables outils de CAO (Conception assistée par ordinateur), ces logiciels souffrent encore de limitations quant aux modèles disponibles, aux fonctionnalités et au temps de calculs. Enfin, ils n’ont pas encore un aspect totalement intégré comme cela existe pour la CAO en électronique des courants faibles. Cependant, les améliorations sont rapides et les puissances de calcul s’accroissant, les logiciels de CAO en électronique de puissance intégrant tous les aspects CEM seront bientôt une réalité.
Après avoir explicité les phénomènes de génération et de transmission des perturbations dans les convertisseurs statiques dans l’article CEM : sources de perturbations, couplages, SEM [34], cet article expose, dans une première partie, quelques principes de réduction des parasites électromagnétiques, en agissant à la source ou sur les couplages. La seconde partie est consacrée aux méthodes de simulation des perturbations conduites et rayonnées ; les principes de constitution des modèles des composants actifs, passifs et du câblage sont abordés ; les principales techniques de simulation sont évoquées.
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Simulation de la CEM des convertisseurs statiques
English
1. Principes de réduction des perturbations des convertisseurs statiques
La réduction des perturbations émises par un convertisseur statique passe par trois principes :
-
la réduction à la source qui consiste à contrôler les gradients de commutation, soit par le mode de commutation, soit par des circuits d’assistance, soit par la commande ;
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la minimisation des couplages parasites qui consiste à agir sur la topologie physique du convertisseur, ou à ajouter des dispositifs réduisant les couplages ;
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le filtrage qui reste indispensable malgré la prise en considération des deux premiers points, il peut être optimisé en terme de volume et d’efficacité.
1.1 Réduction à la source
Le principe de réduction des perturbations à la source consiste à agir sur la forme des grandeurs perturbantes afin de créer un spectre décroissant plus rapidement en fréquence et éviter ainsi d’exciter les modes propres des mailles de commutation, ce qui revient à « adoucir » les formes d’onde. Ce résultat peut être obtenu par la structure et le mode de commutation du convertisseur ou par une commande d’interrupteur capable de contrôler les formes d’onde.
HAUT DE PAGE1.1.1 Perturbations et mode de commutation
Des études menées au niveau de la cellule de commutation fonctionnant dans les trois modes de commutation ont nettement montré l’intérêt de la commutation douce pour réduire les perturbations [1], [2]. En effet, comme nous l’avons déjà évoqué au paragraphe 2.2.1 de [34], à contraintes électriques et de commande égales, les formes d’onde rencontrées en commutation douce présentent des variations contrôlées et plus lentes. Il en résulte que leurs spectres décroissent rapidement ainsi que les perturbations émises. Cela est particulièrement intéressant en terme de normes : le filtrage en est allégé ou facilité. À titre d’exemple, la figure 1 présente les spectres de perturbations conduites obtenus pour trois convertisseurs DC-DC de même puissance (3 kW) fonctionnant à même fréquence (100 kHz), pour lesquels l’intérêt de la commutation douce est évidente.
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Principes de réduction des perturbations des convertisseurs statiques
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - COSTA (F.) - Contribution à l’étude des perturbations conduites dans les convertisseurs statiques haute fréquence. - Thèse de doctorat de l’université Paris-Sud Orsay, avril 1992.
-
(2) - PUZO (A.) - Contribution à l’étude des perturbations rayonnées dans les convertisseurs haute fréquence. - Thèse de doctorat de l’École Centrale de Lyon, juin 1992.
-
(3) - LEFEBVRE (S.), FOREST (F.), COSTA (F.), CHANTE (J.P.) - Optimisation de la commande de l’IGBT utilisé en quasi-résonnance. - Revue Générale de l’Électricité, p. 23-31, fév. 1994.
-
(4) - LAVEUVE (E.) - Modélisation des transformateurs des convertisseurs haute fréquence. - Thèse de doctorat de l’INPG, sept. 1991.
-
(5) - COGITOR (B.) - Recherche des circuits équivalents pour les composants magnétiques haute fréquence. - Thèse de doctorat de l’INPG, juill. 1994.
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...
ANNEXES
DULOUNG (C.) - Modélisation comportementale des perturbations électromagnétiques en électronique de puissance : signature CEM d'une cellule de commutation. - Université de droit, d'économie et des sciences (Aix-Marseille) (2001).
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