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J. Phys. III France
Volume 6, Numéro 6, June 1996
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Page(s) | 735 - 755 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/jp3:1996152 |
J. Phys. III France 6 (1996) 735-755
Interaction puissance-commande au sein des convertisseurs statiques
F. Merienne and J. RoudetLaboratoire d'Électrotechnique de Grenoble, INPG/UJF, CNRS UMR 5529, ENSIEG, BP 46, 38402 Saint-Martin-d'Hères Cedex, France
(Reçu le 26 octobre 1995, révisé le 27 février 1996, accepté le 15 mars 1996)
Abstract
The electrical energy conversion is increasingly conversion is increasingly used in actual electrical systems. Also, the reduction
of energical losses during the energy conversion has become an important objective. Thus, the electronic switch speed has
been increased and allowed to reduce losses, but the technological implantation of components induces some electromagnetic
compatibility problems. This is the reason of the interest of static converter designers in the Electromagnetic Compatibility.
So, the study concerns the different risks of static converter malfunctioning due to its technology. Connections between energical
sources (receiver and transmitter) and electronic switches (power unit and control unit) are often constituted of printed
circuit traces, wires and copper bars. This connection is not perfect and its parasitic elements can disturb the static converter,
even sometimes until its malfunctioning. The proposed study remains qualitative and unfolds in two times. In a first time,
malfunctioning causes are shown according to the technology. For each case, risks are evaluated and design rules outlined.
In a second time, proposed rules are applied onh a power static DC/DC converter, allowing to improve layout forward a better
operating safety.
Résumé
Dans les systèmes électriques actuels, l'électronique de puissance est de plus en plus utilisée pour conditionner l'énergie
électrique. Les convertisseurs statiques ont subi une évolution technologique importante notamment pour augmenter leur rendement
et leur compacité. Ces performances sont essentiellemnt dues à l'accroissement de la rapidité des interrupteurs électroniques
qui permert une réduction des pertes par commutation (absence de circuit d'aide à la commutation) et l'apparition de techniques
de câblage nouvelles (hybrides, SMI...). Cependant, l'implantation technologique de ces composants modernes n'est pas sans
poser quelques problèmes de compatibilité électromagnétique (perturbations de l'environnement, autoperturbation). La conception
moderne de convertisseurs statiques ne permet plus d'ignorer les principes et les règles élémentaires de compatibilité électromagnétique
(CEM) que ce soit dans la phase d'élaboration de prototype ou de préindustrialisation. C'est pourquoi les concepteurs de convertisseurs
statiques s'intéressent à la Compatibilité Électromagnétique de leurs systèmes. De façon plus concrète, l'objectif de cet
article est d'étudier les risques de dysfonctionnement des convertisseurs statiques dus à leur conception technologique. Les
liaisons entre les sources d'énergie via les interrupteurs électroniques (de puissance et de commande) constituent ce que nous appelons la connectique. Le plus souvent,
cette connectique est constituée de pistes de circuit imprimé, de fils ou encore de barres massives en cuivre ou aluminium.
Cette connectique ne peut plus être considérée comme idéale étant donné les fréquences ou les grandeurs (fréquence,
,
) qui y transitent. Ses éléments parasites peuvent provoquer des troubles graves au sein du convertisseur statique allant
même parfois jusqu'à son dysfonctionnement. L'étude proposée se déroule en deux temps. Dans un premier temps, les causes de
dysfonctionnement sont mises en évidence et ordonnées en fonction de la technologie. Pour chaque cas, les risques sont évalués
et des règles de conception ébauchées. Dans un deuxième temps, les règles proposées sont appliquées à un hacheur et sa commande
et permettent de faire évoluer la conception du système vers une meilleure sûreté de fonctionnement.
© Les Editions de Physique 1996