Apports et conseils sur l’usage de la méthode PEEC en électronique de puissance

Afin d’étayer les méthodes présentées dans l’article [D 3 071] « Modélisation PEEC des connexions dans les convertisseurs de puissance », nous allons présenter des cas d’applications concrets permettant d’illustrer précisément les résultats que l’on est en droit d’attendre de la méthode.

La première partie de cet article présente les différentes étapes de la modélisation, de manière assez générique quel que soit l’outil informatique utilisé.

La deuxième partie montre plusieurs applications de la méthode. L’analyse la plus fréquente consiste à obtenir les formes d’ondes précises en commutation, afin de vérifier des points aussi capitaux que les surtensions aux bornes des semi-conducteurs, les répartitions dynamiques du courant entre différents éléments en parallèle, les pertes dans les divers composants du convertisseur... Tous ces aspects sont déterminés non seulement par le comportement des composants mais aussi par celui du câblage qui est parfois primordial, et ce d’autant plus que les vitesses de commutation ne cessent d’augmenter avec les semi-conducteurs actuels. Il est donc capital de disposer des modèles de chacun des acteurs. Dans cet article, nous montrerons des exemples tirés de cas industriels, et utiliserons pour les composants des modèles « standards » des logiciels de simulation du commerce. Nous focaliserons notre attention sur la manière de représenter le câblage. En effet le maillage utilisé dans la méthode PEEC engendre un grand nombre d’éléments géométriques, dont il faut évaluer l’impédance et les couplages : il n’est pas envisageable d’utiliser ces éléments tels quels dans une simulation temporelle, qui deviendrait beaucoup trop lourde à gérer, combinée aux modèles de composants. Les éléments issus du maillage doivent donc être ré-agencés dans un schéma électrique correspondant à la réalité du circuit.

Une autre utilisation de la méthode PEEC peut consister à étudier des éléments de câblage spécifiques, pour analyser par exemple la valeur de leur impédance, vérifier des conditions de symétrie ou étudier la densité de courant pour optimiser sa répartition et donc le bon usage du conducteur. Enfin, il est également possible d’obtenir par la méthode PEEC une cartographie du champ magnétique généré par une structure tridimensionnelle complexe.

Dans une dernière partie, l’article donnera quelques conseils pour utiliser judicieusement la méthode PEEC. Nous montrerons notamment comment utiliser la connaissance du trajet du courant pour mailler avec pertinence, nous expliquerons à quelle fréquence générer les schémas électriques équivalents, et comment aborder la modélisation d’un système industriel complet en séparant la géométrie en plusieurs parties distinctes, en déterminant celles qui sont peu couplées.