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EnglishRÉSUMÉ
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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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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4. Représentation actuelle du couplage magnétique
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Depuis 1988, notre équipe travaille à l'élaboration de circuits équivalents aptes à représenter le couplage magnétique d'un nombre quelconque d'enroulements. Afin d'obtenir des résultats aussi généraux que possible, nous avons basé notre approche sur l'équivalence énergétique. Nous reviendrons souvent sur cet aspect.
Certains résultats, présentés ici, proviennent de travaux antérieurs [3], [6], [7], [8], d'autres sont très récents [9], [10].
La méthode proposée pour l'élaboration de circuits équivalents est celle retenue après plusieurs années d'expérimentation.
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Les circuits équivalents étudiés reflètent le comportement le plus général décrit par la matrice inductance et se caractérisent par un nombre de paramètres égal à celui des éléments indépendants de la matrice inductance. Ils n'incluent que des coupleurs (éléments ressemblant à des transformateurs idéaux) et des inductances, ce qui garantit la possibilité de les exploiter dans un logiciel de simulation électronique.
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Cette approche présente deux autres avantages.
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Le premier est que les modèles sont facilement simplifiables lorsque les composants présentent certaines propriétés courantes (identité de deux enroulements, par exemple). Pouvoir élaguer ces circuits, autant que possible, est intéressant pour faciliter la description et accélérer les simulations.
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Le second intérêt est que cette méthode est, pour l'essentiel, récursive. Le circuit équivalent d'un transformateur à n enroulements inclut celui d'un transformateur à n − 1 enroulements qui, lui-même, inclut celui d'un transformateur de rang n − 2….
Ceci rend cette méthode d'élaboration simple à retenir.
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4.1 Coupleurs
Le coupleur est un élément fondamental des circuits passifs. Il s'apparente à un transformateur idéal, mais son rapport de transformation n'est pas forcément égal à un rapport de nombres de spires et il peut être utilisé pour représenter tout type de couplage linéaire passif,...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - KERADEC (J.P.), COGITORE (B.), LAVEUVE (E.), BENSOAM (M.) - Des schémas équivalents pour les circuits couplés multi-enroulements - . Journal de Physique III France, vol. 4, pp. 751-773, avril 1994.
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(2) - CUK (S.), MIDDELBROOK (R.D.) - Advances in switched mode power conversion - . Vol. 1, pp. 205-218, TESLAco, Pasadena, USA, 1981.
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(3) - LAVEUVE (E.) - Modélisation des transformateurs haute fréquence - . Thèse de l'Institut National Polytechnique de Grenoble, F, 12 sept. 1991.
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(4) - ERIKSON (R.W.), MAKSIMOVIC (D.) - A multiple-winding model having directly measurable parameters - . IEEE Power Electronics Specialist Conference, Fukuoka, J, Proc., pp. 1472-1478, 1998.
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(5) - ROBERT (F.) - Modélisation et simulation de transformateurs pour alimentations à découpage - . Thèse de l'Université libre de Bruxelles, B, 1999.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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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