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RÉSUMÉ
Cet article est consacré à la mesure des pertes de chaleur par voie indirecte. Cette dernière impose l’instrumentation par des capteurs, sondes de tension ou de courant, qui viennent invariablement perturber les signaux, engendrant des distorsions qu’il faut corriger. Ces sondes modifient également la géométrie, donc le fonctionnement du circuit. Les interactions sonde/oscilloscope, puis sonde/circuit sont analysées. Sont exposés ensuite les modèles directs de câbles appliqués à une sonde, mais aussi les modèles inverses, plus performants, puisqu’ils savent prendre en compte les déformations introduites par les sondes.
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Kaiçar AMMOUS : Maître assistant et attaché au Laboratoire Power Electronic Group PEG en Tunisie
INTRODUCTION
La mesure des pertes de chaleur est possible par voie directe ou indirecte. Pour la voie directe, ce sont des techniques de calorimétrie qui sont exploitées, alors que pour la voie indirecte, ce sont des mesures de courants et de tensions. La mesure directe des pertes est précise, mais délicate à mettre en œuvre. Elle ne peut être réservée qu’à une validation des mesures par voie indirecte, par exemple. La voie indirecte suppose que la maquette soit instrumentée par des capteurs, ce qui contrarie son optimisation. Ces capteurs, les sondes de tension et de courant, distordent les signaux et des modèles précis de ces sondes sont nécessaires pour corriger les distorsions. L’insertion des sondes modifie également la géométrie du circuit et donc son fonctionnement. Nous développons dans ce dossier les modèles directs et surtout les modèles inverses des sondes qui permettent l’estimation précise des pertes en tenant compte des déformations introduites par les sondes.
La mesure indirecte avec une bonne précision de la puissance ou de l’énergie consommée dans une phase de commutation ou de conduction d’un interrupteur de puissance est un objectif commun à de nombreux expérimentateurs en électronique de puissance. Nous étudierons les problèmes soulevés par l’estimation de la puissance (ou de l’énergie) consommée par un composant lors de la commutation et lors de la conduction. Nous verrons quels sont les problèmes soulevés par la mesure du courant, par la mesure de la tension et nous examinerons les précautions supplémentaires à prendre pour assurer le synchronisme des mesures.
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4. Précautions systématiques
4.1 Décalage temporel des sondes
Lors du calcul de la puissance instantanée, il est essentiel que les signaux courant et tension soient parfaitement synchronisés. Il est donc nécessaire de connaître, pour chaque couple de sondes utilisé, le retard différentiel à corriger.
Ce procédé ne présente un intérêt que lorsque les retards introduits pour des longueurs des câbles de plusieurs mètres ou pour certains câbles de sonde sont de quelques nanosecondes. Une étude théorique simple a montré qu’il est souhaitable de réaliser cette compensation avec une erreur inférieure à 0,5 ns si le composant commute en 50 ns. L’influence du décalage sur l’estimation de la puissance et l’énergie est donnée sur la figure 4.
Si on veut garantir une précision de 10 % sur le calcul de la puissance, le décalage entre les réponses données par les sondes (réponses utiles au calcul de la puissance) ne doit pas excéder 8 % du temps de commutation de la cellule étudiée. Ce chiffre est à ramener à moins de 4 % si la précision visée est 5 %.
HAUT DE PAGE4.2 Modèles directs
Dans ce paragraphe, nous développons les différents modèles directs de câble appliqués à une sonde.
HAUT DE PAGE
La figure 5 représente le schéma équivalent d’une sonde de tension. La tension, le courant ( V, I ), la capacité linéique C, l’inductance linéique L, la résistance série R et la résistance de fuite G du câble de la sonde vérifient en chaque point les équations [1]. La solution du système dite d’Alembert pour le cas d’une ligne sans perte (R = G = 0) est donnée par les équations [2].
La méthode « onde mobile »...
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