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Article

1 - ÉLABORATION DU CIRCUIT ÉQUIVALENT

2 - SÉPARATIONS SIMPLIFICATRICES

3 - REPRÉSENTATIONS TRADITIONNELLES DU COUPLAGE MAGNÉTIQUE

4 - REPRÉSENTATION ACTUELLE DU COUPLAGE MAGNÉTIQUE

5 - REPRÉSENTATION DES PERTES DYNAMIQUES DU COUPLAGE MAGNÉTIQUE

6 - REPRÉSENTATION DU COUPLAGE ÉLECTROSTATIQUE

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : D3058 v1

Conclusion
Transformateurs HF à  enroulements - Schémas à constantes localisées

Auteur(s) : Jean-Pierre KERADEC

Date de publication : 10 févr. 2008

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RÉSUMÉ

Afin de réaliser des simulations fiables en électronique de puissance, des circuits équivalents capables de représenter les composants bobinés sont nécessaires. Cependant, lorsque le nombre d'enroulements dépasse 3, peu de représentations générales sont proposées. En s’intéressant à la représentation des transformateurs à n enroulements par des circuits équivalents à constantes localisées, cet article vise principalement les composants transmettant de 1 W à 10 kW et fonctionnant entre 10 kHz et 10 MHz. La méthode présentée permet de trouver des circuits équivalents aptes à représenter le couplage magnétique de n'importe quel transformateur à n-enroulements.

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ABSTRACT

In order to achieve reliable simulations in power electronics, equivalent circuits able to represent wound components are needed. However, for windings greater than 3 in number, few general representations have been put forth. By focusing on the representation of N winding transformers by localized constant equivalent circuits, this paper focuses mainly on components transmitting between 1 W and 10 kW and operating at between 10 kHz and 10 MHz The method presented makes it possible to find equivalent circuits suitable for representing the magnetic coupling of any N-winding transformer.

Auteur(s)

  • Jean-Pierre KERADEC : Enseignant-chercheur - Laboratoire d'électrotechnique de Grenoble (LEG / ENSIEG)

INTRODUCTION

Ce dossier, divisé en deux parties, s'intéresse à la représentation des transformateurs à n enroulements par des circuits équivalents à constantes localisées. Il vise principalement les composants transmettant de 1 W à 10 kW et fonctionnant entre 10 kHz et 10 MHz.

Les circuits élaborés dans cette première partie sont exploitables par tous les logiciels de simulation électronique.

Dans un autre dossier, à paraître ultérieurement, seront décrites des méthodes permettant d'identifier tous les éléments de ces circuits. Elles s'appuient, exclusivement, sur des mesures d'impédances ne nécessitant aucun démontage du composant.

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De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d3058


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7. Conclusion

Afin de réaliser des simulations fiables en électronique de puissance, des circuits équivalents aptes à représenter les composants bobinés sont nécessaires. Si celui d'un transformateur simple est largement connu, lorsque le nombre d'enroulements dépasse 3, peu de représentations générales sont proposées.

Dans ce dossier, nous avons présenté une méthode permettant de trouver des circuits équivalents aptes à représenter le couplage magnétique de n'importe quel transformateur à n-enroulements. L'étude du couplage magnétique fournit toujours l'ossature des circuits développés.

La méthode introduite offre plusieurs avantages. Premièrement, elle fait appel à un nombre minimum de composants, égal à celui des éléments indépendants de sa matrice inductance. Deuxièmement, l'approche présentée ici est récursive et les schémas équivalents se construisent très facilement lorsque l'on augmente le nombre des enroulements. Nous avons présenté les circuits équivalents généraux de transformateurs possédant jusqu'à 6 enroulements, mais dépasser ce nombre ne présente aucune difficulté de principe.

Ces circuits tiennent compte de tous les couplages potentiels à l'intérieur des transformateurs. En pratique, ils sont parfois simplifiés pour tenir compte de caractéristiques particulières du composant. Cette possibilité constitue le troisième intérêt de la méthode. Les circuits présentés peuvent être simplifiés, si certains couplages sont négligeables, ou si certains dominent, ou encore si des enroulements sont identiques. Ceci est intéressant pour les simulations puisque les circuits peuvent être allégés, sans altérer la précision. Un transformateur triphasé à 6 enroulements a ainsi été décrit par 5 paramètres indépendants, alors que, dans un cas général, il en aurait fallu 21.

En traitant le cas de l'inductance triphasée, nous avons vu que les schémas obtenus ne sont pas uniques. Nous avons également montré que les éléments de la matrice inductance sont soumis à des inégalités plus nombreuses que celles habituellement prises en compte. Ces inégalités sont automatiquement respectées si le circuit n'inclut que des inductances positives. Ce qui est le cas de ceux proposés ici.

Bien entendu, pour que les circuits équivalents soient réalistes, il faut ensuite...

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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

  • Des schémas équivalents pour les circuits couplés multi-enroulements

  • Advances in switched mode power conversion

  • Modélisation des transformateurs haute fréquence

  • A multiple-winding model having directly measurable parameters

  • Modélisation et simulation de transformateurs pour alimentations à découpage

  • Recherche de circuits équivalents pour les composants magnétiques haute fréquence

1 Logiciels de simulation électronique

(Liste non exhaustive)

PSpice, version d'évaluation 9.1 Créateur : OrCAD Inc. http://www.cadence.com/products/orcad/pspice_a_d/index.aspx

Saber Créateur : Synopsys https://www.synopsys.com/verification/virtual-prototyping/saber.html

Simplorer, nouvelle version 7.0 Créateur : Ansoft Corporation http://www.ansoft.com/products/em/simplorer/

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