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CETTE THESE TRAITE DE LA MODELISATION EN REGIME PERMANENT ET DU DIMENSIONNEMENT DU CONVERTISSEUR A RESONANCE SERIE NON REVERSIBLE FONCTIONNANT EN MODE THYRISTOR ET EN MODE THYRISTOR-DUAL. CE CONVERTISSEUR PEUT ETRE MUNI DE SES CIRCUITS D'AIDE A LA COMMUTATION SUR L'ONDULEUR ET SUR LE REDRESSEUR. L'AUTEUR DEFINIT D'ABORD LES DIFFERENTES NOTATIONS ET LA METHODE D'ETUDE UTILISEES DANS LE MEMOIRE. CETTE METHODE D'ETUDE, BASEE SUR LA REPRESENTATION DANS LE PLAN DE PHASE DU FONCTIONNEMENT DU CONVERTISSEUR, PERMET UNE CARACTERISATION COMPLETE DE CE DERNIER: CARACTERISTIQUES STATIQUES DE SORTIE A FREQUENCE CONSTANTE, COURANT CRETE DANS LES INTERRUPTEURS, ETC... LA CONNAISSANCE DE CES CARACTERISTIQUES EST INDISPENSABLE POUR ABORDER LE DIMENSIONNEMENT DU CONVERTISSEUR. L'ENSEMBLE DE CES TRAVAUX EST RASSEMBLE DANS UN LOGICIEL PERMETTANT DE TRACER LES CARACTERISTIQUES STATIQUES ET DE DIMENSIONNER A PARTIR D'UN CAHIER DES CHARGES LE CONVERTISSEUR ETUDIE. CE LOGICIEL EST EGALEMENT CAPABLE DE CALCULER A PARTIR DE L'ETUDE DANS LE PLAN DE PHASE, LES VALEURS INITIALES DES VARIABLES D'ETATS LORS D'UNE SIMULATION NUMERIQUE. CECI PERMET D'ACCEDER DIRECTEMENT AUX FORMES D'ONDES DU CONVERTISSEUR EN REGIME PERMANENT
LE CONVERTISSEUR CONTINU-CONTINU A RESONANCE SERIE NON REVERSIBLE POSSEDE DES AVANTAGES INCONTESTES TELS QUE PERTES PAR COMMUTATION FAIBLES, TRES BON RENDEMENT, POSSIBILITE DE TRAVAILLER AVEC DES FREQUENCES DE DECOUPAGE RELATIVEMENT ELEVEES ... DE PLUS, L'AUGMENTATION DE LA FREQUENCE DE TRAVAIL AMENE A SON TOUR LA DIMINUTION DE LA TAILLE DES ELEMENTS DU CONVERTISSEUR TELS QUE L'INDUCTANCE DU CIRCUIT OSCILLANT, LE TRANSFORMATEUR D'ISOLEMENT ET LES FILTRES. PAR LA MEME OCCASION, ON CONTRIBUE A LA DIMINUTION DES COUTS DES INSTALLATIONS. TOUS CES AVANTAGES TROUVENT LEURS ORIGINES DANS LA COMMUTATION SOUS ZERO DE TENSION, C'EST A DIRE DANS L'UTILISATION DES THYRISTORS-DUAUX AU NIVEAU DE L'ONDULEUR. TOUTEFOIS, LE FONCTIONNEMENT EN COMMUTATION DOUCE A SON REVERS : IL PROVOQUE UNE REDUCTION DE L'AIRE DE FONCTIONNEMENT DU CONVERTISSEUR. AUSSI, LE BUT DE NOTRE TRAVAIL EST DE PROPOSER DES SOLUTIONS QUI PERMETTRONT D'ELARGIR L'AIRE DE FONCTIONNEMENT DU CONVERTISSEUR, SANS DEMANDER DES COUTS EXCESSIFS, NI EN MOYENS MATERIELS, NI EN TEMPS DE DEVELOPPEMENT. DANS LE PREMIER CHAPITRE, L'ETUDE DU CONVERTISSEUR, DOTE D'UNE COMMANDE EN FREQUENCE, PERMET DE POSER LE PROBLEME DES LIMITES DE COMMUTATION ET D'INTRODUIRE LA METHODE D'ETUDE. LES DIMENSIONNEMENTS AINSI QUE LES REALISATIONS PRATIQUES DES DIFFERENTS ELEMENTS DU CONVERTISSEUR (CIRCUIT DE PUISSANCE, CIRCUITS DE COMMANDE, CAPTEURS) SONT PRESENTES DANS LE CHAPITRE II. LE CHAPITRE III EST CONSACRE A L'ETUDE D'UNE COMMANDE PAR DEPHASAGE PARTICULIERE. LES CARACTERISTIQUES DE SORTIE DU CONVERTISSEUR AINSI OBTENUES SONT PRESENTEES ET COMPAREES A CELLES ISSUES D'UNE COMMANDE EN FREQUENCE. L'ETUDE THEORIQUE DES CIRCUITS AUXILIAIRES A BASE DE CELLULE DE TYPE ONDULEUR DE TENSION, SUSCEPTIBLES D'ELIMINER LES LIMITES DE COMMUTATION, EST EXPOSEE DANS LE CHAPITRE IV. L'ANALYSE CRITIQUE DE CES CIRCUITS Y EST EGALEMENT PRESENTEE. LE CHAPITRE V TRAITE DE CIRCUITS AUXILIAIRES A BASE DE CELLULE DE TYPE GRADATEUR. DIFFERENTES CONFIGURATIONS SONT ETUDIEES ET LEUR BON FONCTIONNEMENT EST VALIDE EXPERIMENTALEMENT.
REALISATION D'UN CONVERTISSEUR DE C.C. DE PUISSANCE MASSIQUE ELEVEE A PARTIR D'UN CONVERTISSEUR A RESONANCE SERIE A THYRISTOR DUAL, PERMETTANT D'OPTIMISER LE RENDEMENT ET LES PERTURBATIONS. ETUDE DES CARACTERISTIQUES PAR SIMULATION. ETUDE SUR PROTOTYPE ET AMELIORATIONS OBTENUES
LE PRESENT MEMOIRE TRAITE DE L'ETUDE ET DE LA CONCEPTION D'UN BRAS DE PONT DESTINE A FONCTIONNER AU SEIN D'UN CONVERTISSEUR CONTINU-CONTINU EN DEMI-PONT A RESONANCE SERIE, A TRES HAUTE FREQUENCE. POUR UN CAHIER DES CHARGES DONNE, NOUS RECHERCHONS TOUT D'ABORD LA STRUCTURE LA MIEUX ADAPTEE A NOTRE APPLICATION, EN INSISTANT SUR DES CRITERES TELS QUE L'APTITUDE A LA MONTEE EN FREQUENCE ET LA SURETE DE FONCTIONNEMENT. L'ETUDE THEORIQUE DES CONVERTISSEURS A RESONANCE CONDUIT A DES RELATIONS COMPLEXES ET INTERDEPENDANTES QUI RENDENT LEUR DIMENSIONNEMENT DELICAT. DE CE FAIT, NOUS ESSAYONS DANS UN DEUXIEME TEMPS D'EXPOSER UNE METHODE DE DETERMINATION DES ELEMENTS DU CONVERTISSEUR A RESONANCE SERIE EN MONTRANT L'INFLUENCE DES VARIATIONS DES PARAMETRES CHOISIS PAR LE CONCEPTEUR SUR LES DIFFERENTES GRANDEURS ELECTRIQUES DE LA STRUCTURE. UNE TROISIEME PARTIE CONSISTE A ETUDIER DE MANIERE APPROFONDIE LES INTERRUPTEURS DE LA STRUCTURE RETENUE, ET PLUS PARTICULIEREMENT, DANS NOTRE CAS, LE BRAS D'ONDULEUR REALISE A L'AIDE DE TRANSISTORS MOS DE PUISSANCE MONTES EN THYRISTORS-DUAUX. LES RESULTATS DE SIMULATIONS REALISEES A L'AIDE DU LOGICIEL SPICE SONT COMPARES AUX RELEVES EXPERIMENTAUX EFFECTUES SUR UNE MAQUETTE ALIMENTEE A PARTIR DU RESEAU 220 V REDRESSE ET FILTRE, DELIVRANT UNE PUISSANCE NOMINALE DE 150 W A UNE FREQUENCE DE 600 KHZ; LE POINT DE FONCTIONNEMENT A CHARGE MINIMALE (20% DE LA PUISSANCE NOMINALE) EST OBTENU A LA FREQUENCE DE 1,3 MHZ
L'objectif de ce document a donc consisté à étudier et concevoir une alimentation à découpage à double résonance AC/DC utilisant une structure comportant un pont monophasé à diodes, un convertisseur boost, un onduleur pont-complet suivi d'un circuit oscillant qui est formé d'un condensateur en série avec une inductance et en parallèle avec une autre inductance ; après ce circuit oscillant, on retrouve un transformateur à haute fréquence puis un redresseur et un filtre à haute fréquence. Ce convertisseur aura un courant de sortie réglable au moyen de sa fréquence de fonctionnement qui sera maintenu entre la fréquence de résonance du circuit oscillant série et parallèle. Les résultats obtenus répondent aux objectifs fixés et le convertisseur fournit une plage de courant de sortie allant de 14A à 140A.
LES TRAVAUX PRESENTES DANS CE MEMOIRE ONT POUR OBJECTIF DE PRESENTER UNE METHODE DE CONCEPTION VALIDEE PAR L'EXPERIENCE SUR UN CONVERTISSEUR CONTINU-CONTINU A RESONANCE DONT LA PUISSANCE DEPASSE LE KILOWATT ET FONCTIONNANT AUTOUR DU MEGAHERTZ. POUR CELA, L'AUTEUR COMMENCE PAR UN RAPPEL DES METHODES D'ETUDE ET DES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DU CONVERTISSEUR A RESONANCE SERIE ET DU CONVERTISSEUR A RESONANCE PARALLELE. IL MONTRE QU'IL EST POSSIBLE DE RASSEMBLER AU SEIN D'UNE MEME STRUCTURE CERTAINS AVANTAGES DE CES DEUX STRUCTURES SANS SUBIR LES INCONVENIENTS. IL PROPOSE D'AJOUTER UN TROISIEME ELEMENT REACTIF AUX CIRCUITS RESONANTS CLASSIQUES DU SECOND ORDRE. UN CHAPITRE IMPORTANT EST CONSACRE A L'ETUDE D'UN CONVERTISSEUR A RESONANCE DU 3EME ORDRE EN T DU TYPE LCL. AU COURS DE CETTE ETUDE, L'AUTEUR ETABLIT UNE METHODE DE DIMENSIONNEMENT POUR OPTIMISER LES PERFORMANCES DU CONVERTISSEUR. ENFIN, CETTE ETUDE S'APPUIE SUR DEUX EXEMPLES DE REALISATION AVEC ISOLEMENT GALVANIQUE POUR DES PUISSANCES ALLANT JUSQU'A 1500W FONCTIONNANT A 1MHZ