Interaction puissance-commande au sein des convertisseurs statiques

(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.