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Dissertations / Theses on the topic 'Convertisseurs continu/continu'
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Lagier, Thomas. "Convertisseurs continu-continu pour les réseaux d'électricité à courant continu." Thesis, Toulouse, INPT, 2016. http://www.theses.fr/2016INPT0084.
Full textAbstract:
Les évènements climatiques de ces dernières années ont encouragé de nombreux pays à augmenter la part des énergies renouvelables et non génératrices de gaz à effets de serre. Cependant, pour faciliter leur intégration à grande échelle, le besoin d’un super réseau européen se fait sentir. Ce nouveau réseau, principalement basé sur du courant continu sous haute tension (HVDC) nécessitera l’utilisation de convertisseurs DC-DC. Par conséquent, ce mémoire propose et étudie des topologies basées sur l’association de convertisseurs DC-DC élémentaires isolés. Il est organisé en une introduction, 3 chapitres et une conclusion. Dans l’introduction, un état de l’art est réalisé sur les technologies actuellement mises en oeuvre dans les applications HVDC. Le contexte de l’étude, lié au développement des réseaux DC interconnectés et maillés est ensuite développé. Dans le premier chapitre, des solutions basées sur l’association de convertisseurs DC DC élémentaires isolés sont étudiées puis comparées en termes de dimensionnement des éléments réactifs et de rendement. Cette étude nous a permis de sélectionner trois topologies pour la suite de notre travail. Dans le deuxième chapitre, nous évoquons tout d’abord les différentes problématiques pouvant apparaitre lors de la mise en oeuvre des solutions proposées. Dans un second temps, en prenant une ferme éolienne offshore comme cas d’application, les solutions proposées sont comparées en termes de pertes et de nombre de composants avec une topologie basée sur une association de convertisseurs modulaires multiniveaux (MMC) utilisés dans les réseaux HVDC. Le troisième chapitre présente l’étude et la mise en oeuvre de deux prototypes de convertisseur DC-DC isolés, d’une puissance de 100 kW et fonctionnant sous une tension de 1,2 kV. Ces prototypes ont permis de valider expérimentalement les performances des topologies étudiées dans le premier chapitre. Finalement, la dernière partie propose une conclusion des travaux présentés dans cette thèse. Ces travaux nous ont permis de montrer que les solutions proposées présentent un intérêt pour le cas d’application sélectionnéThe catastrophic environmental effects seen in the last couple of decades have encouraged many countries to increase the proportion of C02-free energy from renewable sources. However, for the easier integration of these energies on a large scale, the need of a European SuperGrid has emerged. This new grid, mainly based on High-Voltage- Direct-Current (HVDC) will require the use of DC-DC converters. Therefore, this manuscript proposes and studies topologies based on the association of isolated elementary DC-DC converters. It is organized in one introduction, 3 chapters and one conclusion. In the introduction, a state-of-the-art of the technologies currently used in HVDC applications is proposed. The context of the study, linked to development of the meshed DC grids, is developed afterwards. In the first chapter, solutions based on the association of elementary isolated DC-DC converters are studied and then compared in terms of reactive components sizing and efficiency. This study permitted the selection of three topologies for the rest of our work. In the second chapter, we mention the issues which may appear during the implementation of the solution. Then, by taking an offshore wind farm as application case, the solution is compared, in terms of loss and component number, with a topology based on the association of Modular Multilevel Converters (MMC) currently used in HVDC grids. The third chapter presents the study and the implementation of two 100 kW DC-DC converter prototypes, operating at 1.2 kV. These prototypes allowed the experimental validation of the performances of the topologies studied in the first chapter. Finally, the last part proposes a conclusion of the work achieved in this thesis. This work allowed it to be shown that the proposed solutions are interesting for the selected application case
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Sadarnac, Daniel. "Contribution a l'augmentation de la puissance massique des convertisseurs continu-continu." Paris 11, 1991. http://www.theses.fr/1991PA112343.
Full textAbstract:
Afin d'ameliorer les performances des convertisseurs et leur compacite, une tendance a toujours prevalu: augmenter la frequence de decoupage! quelques elements d'une methodologie applicable a la conception des convertisseurs continu-continu fonctionnant a frequence elevee sont decrits. La presentation s'appuie sur des exemples de realisation avec isolement galvanique pour des puissances se situant autour du kilowatt et une frequence de fonctionnement voisine du mega-hertz. L'electronique de puissance est une science pluridisciplinaire. Sans etre exhaustive, loin de la, la presentation traite pourtant de questions extremement diverses: classification par familles de convertisseurs, methodes de synthese, d'analyse, de simulation, de dimensionnement, caracterisation de materiaux magnetiques et de composants inductifs, modes de bobinages, modelisation de convertisseurs en regime dynamique
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Haddadi, Smaïl. "Conception méthodique et optimisation d'un convertisseur continu-continu Forward résonant." Lyon 1, 1990. http://www.theses.fr/1990LYO10174.
Full textAbstract:
L'ouvrage traite d'une etude complete de dimensionnement logique d'un convertisseur statique d'energie electrique, continu-continu, a tres haute frequence de decoupage. Les diverses topologies utilisables sont analysees et le choix est arrete sur un convertisseur forward isole unidirectionnel, a resonance secondaire. La modelisation de la partie puissance donne les conditions d'existence d'un bon fonctionnement et les contraintes sur les composants pour de larges variations de la source et de la charge. Il attire l'attention sur la condition de blocage qu'impose l'amortissement de la cellule de resonance et resout de facon originale la demagnetisation du transformateur a l'aide des elements parasites de l'interrupteur. Les caracteristiques statiques et les pertes sont utilisees egalement pour elaborer une methode logique de dimensionnement de l'ensemble de puissance et de commande. Cette derniere est modelisee, ainsi que le filtre de sortie et sa compensation qui assure la stabilite dynamique du convertisseur. Il termine par une comparaison detaillee des calculs aux mesures sur trois realisations qui fonctionnent respectivement a 100, 600 et 1000 khz et qui valide toute l'etude
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Ranson, Jean-Luc. "Influence des capacités parasites du transformateur et des interrupteurs dans les convertisseurs continu-continu isolés : application au montage Forward." Lille 1, 1999. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1999/50376-1999-247.pdf.
Full textAbstract:
Quel que soit le niveau de modélisation d'un convertisseur statique, il est important que les paramètres pris en compte dans les différents modèles soient homogènes. Ce travail a eu pour objectif d'étudier l'influence des éléments parasites d'un transformateur dans les contraintes et la limitation des performances qu'ils imposent à une structure de convertisseur statique continu-continu isolé. Le chapitre I présente des modèles de transformateur intégrant progressivement les éléments permettant de tenir compte du courant magnétisant, des fuites de flux et des capacités parasites. L'aptitude de ces modèles à l'intégration dans une structure d'alimentation à découpage est discutée. En particulier, l'étude détaillée de l'influence des inductances de fuites montre que le montage Forward à pont asymétrique se prête plus aisément que les autres structures à l'introduction d'un modèle plus fin du transformateur. Dans le chapitre II, trois transformateurs destinés à des applications voisines, mais de constructions différentes sont étudiés. Pour identifier les paramètres du schéma équivalent proposé pour un transformateur moyenne fréquence, trois méthodes mettant en oeuvre trois niveaux de puissance ont été utilisées. Les résultats de simulation obtenus en utilisant les valeurs identifiées pour les paramètres sont comparés avec les relevés expérimentaux. Une validation supplémentaire du modèle a été recherchée dans le chapitre III, en faisant fonctionner une structure Forward multirésonnante en tension à partir de ses seuls éléments parasites. Apres une étude analytique originale des caractéristiques de cette structure, c'est par simulation que la fréquence de commande permettant d'obtenir le fonctionnement souhaité est identifiée et les réalisations menées à terme pour 2 transformateurs sur les 3. Enfin, au chapitre IV, sont présentés les résultats d'une étude systématique des effets produits, individuellement quand cela était possible, par chacun des éléments parasites du modèle. La puissance maximale transmissible est prise comme critère de comparaison et l'écart des performances par rapport aux conditions idéales se montre du principalement à l'allongement de la durée des phases de transition.
5
Abida, Wassim. "Contribution a l'augmentation de la frequence de decoupage des convertisseurs continu - continu." Paris 11, 1996. http://www.theses.fr/1996PA112223.
Full textAbstract:
L'augmentation de la frequence de decoupage permet de reduire l'encombrement et ameliore les performances dynamiques des convertisseurs statiques. L'objectif poursuivi est la realisation d'un prototype pour une puissance de 2kw avec une frequence voisine de 1mhz. Le memoire est subdivise en cinq chapitres. Le premier est consacre a une presentation generale des structures d'alimentations a decoupage. Nous y demontrons l'interet de la commutation douce. Au cours du deuxieme chapitre, une structure de convertisseur est presentee. Elle permet la mise en uvre de la commutation douce dans une structure en pont a dephasage classique. Cela est possible grace a l'adjonction de sources de courant impulsionnel a chaque bras du pont. Le fonctionnement theorique du circuit ainsi que son dimensionnement sont decrits. Pour la realisation des sources de courant impulsionnel, une premiere solution dans le troisieme chapitre preconise l'utilisation de cellules lc plus ou moins accordees aux composantes harmoniques de la tension qui leur est appliquee. Ce principe a ete valide par la realisation de convertisseurs fonctionnant a 1mhz. Cependant, il apparait un manque de souplesse dans la mise au point. Nous introduisons un autre principe de realisation des sources de courant impulsionnel base sur des inductances saturables. C'est l'objet du chapitre 4. L'idee de base est d'utiliser la saturation dans les circuits magnetiques. Un nouveau systeme original a ete imagine pour la realisation des sources de courant impulsionnel. L'avantage par rapport au concept base sur les cellules lc se trouve dans la possibilite de regler l'amplitude des impulsions. Plusieurs maquettes (2kw, 1mhz) ont ete construites pour valider le principe des inductances saturables. Le transformateur haute frequence fait l'objet du chapitre 5. Nous proposons de nouveaux principes de bobinage ainsi qu'une evaluation des pertes dont ces bobinages sont le siege. Un algorithme d'optimisation de la fonction transformateur est presente
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Guinjoan, Francisco. "Etude du comportement à fort signal des convertisseurs continu-continu approche par un modèle continu non linéaire." Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30010.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'etude du comportement a fort signal des convertisseurs continu-continu a decoupage. Les methodes lineaires etant insuffisantes pour decrire ce comportement, c'est un modele continu non lineaire qui a ete developpe. Dans un premier temps un modele continu non lineaire de l'etage de puissance valable pour les deux modes de conduction (continue ou discontinue) est obtenu a partir de la division des variables d'etat caracteristiques en deux sous-ensembles. Orientee vers la simulation numerique a faible temps de calcul au moyen de programmes de simulation generaux de systemes continus, cette methode est ensuite appliquee aux convertisseurs elementaires (abaisseur, elevateur et abaisseur/elevateur) et au convertisseur de cuk. Les resultats de diverses simulations numeriques aussi bien en boucle ouverte qu'en boucle fermee confirment le bien fonde de la methode proposee si son domaine de validite est respecte. Dans un deuxieme temps la linearisation du modele non lineaire propose a permis l'obtention de transmittances equivalentes de convertisseurs continu-continu. L'application a un convertisseur elevateur travaillant a frequence variable en mode de conduction discontinue a permis de comparer les resultats obtenus avec ceux d'autres methodes existantes ainsi que d'etablir leur equivalence facilement. Finalement la revision des hypotheses du modele de depart permet d'etablir un modele a petit signal etendu en frequence et de retrouver de facon plus systematique les resultats obtenus par d'autres auteurs. En conclusion nous proposons un modele pour les convertisseurs continu-continu a decoupage. Sa validite a ete demontree quel que soit leur ordre et leurs modes de fonctionnement, aussi bien en boucle ouverte qu'en boucle fermee
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Gaubert, Jean-Paul. "Nouvelles structures de convertisseurs continu continu sans transformateur à rapport de transformation élevé." Lille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LIL10149.
Full textAbstract:
Afin d'augmenter le rapport de transformation et la fréquence de découpage des convertisseurs dc-dc sans transformateur, les éléments contenus dans deux structures de base sont associes pour obtenir un rapport de transformation qui soit une fonction quadratique du coefficient de réglage avec un seul interrupteur commande. Une procédure de synthèse systématique permet d'extraire sept nouvelles structures de convertisseurs élévateurs et d'obtenir leurs caractéristiques en régime continu et discontinu. Il apparaît que les structures retenues peuvent être classées en deux familles suivant les variations du rapport de transformation en fonction du coefficient de réglage. Sur l'ensemble de ces convertisseurs, deux disposent de deux sorties distinctes ayant une référence commune. Parmi tous les nouveaux schémas obtenus, une structure particulière se détache nettement dans la mesure ou ses performances sont supérieures a la fois a celles de toutes les autres et a celles du hacheur a stockage inductif classique. Les vérifications expérimentales confirment la supériorité des caractéristiques de ce nouveau convertisseur sur les autres montages sélectionnes
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Costan, Valentin Meynard Thierry. "Convertisseurs parallèles entrelacés étude des pertes fer dans les transformateurs inter-cellules /." Toulouse : INP Toulouse, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000510.
Full text
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Huang, Bin Davat Bernard Martin Jean-Philippe. "Convertisseur continu-continu à rapport de transformation élevé pour applications pile à combustible." S. l. : S. n, 2009. http://www.scd.inpl-nancy.fr/theses/2009_HUANG_B.pdf.
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Sendanyoye, Vénuste. "Analyse de régime transitoire des convertisseurs continu-continu à résonance fonctionnant à haute fréquence." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 1989. http://depot-e.uqtr.ca/5575/1/000583323.pdf.
Full text
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Castelein, Pierre. "Méthode d'analyse du comportement dynamique de convertisseurs DC-DC de classe E2 : application à la conception de convertisseurs de classe E2 régulés." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10067.
Full textAbstract:
Les convertisseurs de tension continu-continu de classe E2 font partie intégrante de la famille des convertisseurs résonnants. Mais leur structure originale leur confère une capacité à fonctionner à fréquence très élevée (supérieure au MHz) tout en conservant un rendement au moins comparable à celui des alimentations résonnantes usuelles. Ces avantages peuvent en faire l'élément de choix pour les applications embarquées qui, souvent, requièrent un encombrement minimal. Pourtant, leur caractérisation s'est jusqu'à présent arrêtée à l'analyse statique de quelques structures appartenant à cette famille. Ce travail offre un prolongement à ces études en apportant une méthode de calcul de la sensibilité en fréquence pour deux convertisseurs de classe E2 qui diffèrent de par leur topologie. Il devient ainsi aise de concevoir une régulation appropriée. La forme générale de la sensibilité en fréquence des convertisseurs présentés peut être déterminée sous forme analytique. L'évaluation de la valeur numérique des coefficients de cette expression dans le cas concret du convertisseur opérant autour d'un point de fonctionnement donné est réalisée en deux étapes: tout d'abord, une phase d'analyse en régime permanent de laquelle sont extraits quelques paramètres permettant, ensuite, la détermination des coefficients de la sensibilité en fréquence. La fiabilité des résultats obtenus dépend fortement de la précision des paramètres issus de l'analyse statique. Cette dernière est donc réalisée par simulation électrique du convertisseur en prenant en compte tous les éléments parasites du circuit. Cette méthode a été appliquée avec succès à la conception de deux convertisseurs continu-continu régulés de classe E2
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Gaye, Mamadou. "Convertisseurs continu-continu à très haute fréquence de découpage : conception, réalisation et étude de l'asservissement." Lille 1, 2002. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2002/50376-2002-183.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur la conception et la réalisation de convertisseurs continu-continu à Ultra-Haute Fréquence de découpage à base de composants à l'Arséniure de Gallium. Une étude préliminaire sur différents types de transformateurs HF permet de mettre en évidence leurs limitations en vue de leur utilisation dans des convertisseurs continu-continu à Ultra-Haute Fréquence de découpage pour réaliser l'isolement galvanique : celles résultant, d'une part, de la limitation fréquentielle des performances des ferrites, et d'autre part de la valeur des tensions de claquage des composants III-V disponibles sur le marché. Un tableau dressant l'état de l'art des composants de puissance montre de nouvelles perspectives avec le développement des composants à base de GaN et SiC. L'étude et la conception de convertisseurs abaisseurs non isolés de type CUK et BUCK ont permis d'obtenir, par exemple, des rendements de puissance de plus de 65% jusqu'à 100 MHz sur des prototypes totalement non optimisés. La réalisation de composants spécifiques comme des diodes Schottky de puissance et des selfs HF à base de ferrite a été nécéssaire pour parvenir à la mise au point de tels convertisseurs. Enfin, l'étude de l'asservissement d'un convertisseur BUCK en mode PWM a été réalisée et a mis en exergue l'intérêt du découpage à très haute fréquence qui permet d'obtenir des convertisseurs ultra rapides dont les temps de réponse sont inférieurs à la microseconde.
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Tatakis, Emmanuel. "Modélisation et simulation des convertisseurs statiques continu-continu mettant en oeuvre des transistors Mosfet de puissance." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 1989. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/213244.
Full text
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LOUATI, KHALED. "Contribution a l'augmentation de la puissance des convertisseurs continu-continu a resonance fonctionnant a frequence elevee." Paris 11, 1996. http://www.theses.fr/1996PA112059.
Full textAbstract:
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
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Garcia, de Vicuña José Luis. "Etude du comportement à fort signal des convertisseurs continu-continu : approche par un modèle discret non linéaire." Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30009.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'etude du comportement a fort signal des convertisseurs continu-continu, c'est-a-dire en presence de perturbations de grande amplitude soit de la charge, de la tension d'entree ou de la consigne. Dans ce cas, les methodes lineaires sont insuffisantes pour analyser le comportement des regulateurs et ne peuvent conduire a une synthese correcte de la boucle de commande. Dans un premier temps un modele discret non lineaire de l'etage de puissance est obtenu a partir de la subdivision des variables d'etat caracteristiques du systeme en variables lentes et rapides. Ce modele est ensuite linearise pour obtenir les fonctions de transferts equivalentes de convertisseurs courant-tension. Nous comparons ensuite les resultats obtenus avec ceux de la methode par valeur moyenne de la variable d'etat deja utilisee par d'autres auteurs. Une approche plus specifiquement non lineaire est ensuite abordee par la construction des trajectoires dans l'espace d'etat. Ceci afin de degager des criteres de stabilite globale dans le fonctionnement a fort signal. Nous pouvons ainsi mettre en evidence des criteres de conception du regulateur et de la boucle de commande associee, garantissant la stabilite asymptotique. Un programme de simulation prenant en compte ces criteres est ensuite developpe et les resultats obtenus par son utilisation sont compares aux resultats experimentaux. En resume, nous proposons une modelisation non lineaire des convertisseurs continu-continu a decoupage. Son application sur differents exemples a mis en evidence son interet dans la synthese de boucles de commande pour le fonctionnement a fort signal, domaine qui ne permet pas d'aborder la modelisation lineaire
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Garcia, Arregui Marcos Astier Stéphan Turpin Christophe. "Theoretical study of a power generation unit based on the hybridization of a fuel cell stack and ultracapacitors application to the design of an aircraft emergency electrical network /." Toulouse : INP Toulouse, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000521.
Full text
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Usman, Iftikhar Muhammad. "Contribution à la modélisation des convertisseurs continu/continu dans une perspective de commande – Influence du filtre d'entrée." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00351188.
Full textAbstract:
La modélisation et la commande des convertisseurs de type continu/continu occupent une place de plus en plus importante dans le domaine de l'électronique de puissance. La « modélisation moyenne » est la plus courante. C'est un outil efficace permettant d'analyser le comportement dynamique global d'un convertisseur et de dégager les principaux phénomènes physiques intervenant sur ce comportement. Les modèles moyennés en espace d'état sont largement acceptées dans la pratique, principalement de par leur simplicité, leur généralité et leur utilité pratique qui n'est plus à démontrer. Divers modèles moyennés ont été présentés dans la littérature spécialisée. Il subsiste cependant quelques questions fondamentales en ce qui concerne les méthodologies moyennes qui n'apportent pas toujours une réponse satisfaisante. Ces problèmes non résolus de modélisation touchent essentiellement à la validation pratique, à l'intégration des parasites du circuit électrique réel et à l'application à la conception de la boucle de commande. L'une des principales préoccupations de cette thèse est d'étudier et d'évaluer les performances de la modélisation moyenne des convertisseurs dc/dc en vue de leur commande. En particulier, l'accent est mis sur l'étude théorique et expérimentale des modèles moyennés en mode de conduction discontinu (DCM). Divers modèles moyens analytiques de différents ordres, présentés dans la littérature, sont reformulés en incluant les parasites. Leur validité relative est examinée expérimentalement par rapport à un prototype physique.En ce qui concerne la commande, la stabilité est d'une importance capitale dans tout système de régulation de tension. Toutefois, assurer la stabilité en boucle fermée n'est pas évident en présence d'un filtre en entrée du convertisseur. L'origine de ce problème réside dans l'interaction du filtre avec le comportement du convertisseur dc/dc de type « résistance dynamique négative ». La littérature fournit une solution pour résoudre ce problème et propose une solution « passive » pour amortir les oscillations liées au filtre d'entrée. La valeur de la résistance d'amortissement nécessaire peut être déterminée en utilisant un modèle de convertisseur idéal. Toutefois, cette valeur n'est pas systématiquement confirmée par l'expérience. Dans cette thèse, des fonctions de transfert en régime de petits signaux sont utilisés pour formuler systématiquement des règles de dimensionnement pour éviter l'instabilité. Les régions de la stabilité sont déterminées en fonction des paramètres du circuit d'amortissement. Cette approche est étendue au cas de convertisseurs en cascade. Tout au long de cette étude, la modélisation moyenne en petit-signal est utilisée pour l'analyse de la stabilité.
Bien que l'ajout d'une résistance suffisante assure la stabilité, l'amortissement passif est critiquable à cause de pertes énergétiques indésirables dans les résistances utilisées. Afin d'en étudier les retombées sur le rendement du convertisseur, les pertes dues à l'amortissement sont quantifiées d'une manière plus systématique dans cette thèse. Une analyse théorique de ces pertes est présentée dans diverses conditions de fonctionnement. La validation expérimentale est toujours présente. Les résultats obtenus sont généralisés à toutes les topologies fondamentales de convertisseurs.
L'un des principaux thèmes de cette thèse touche au développement d'une commande assurant la stabilité du convertisseur dc/dc avec son filtre d'entrée sans utiliser d'amortisseur dissipatif.
Afin d'atteindre cet objectif, une solution avec commande par retour d'état et placement des pôles est proposée. Un modèle moyen d'ordre élevé est mis en place pour concevoir un correcteur qui combine le retour d'état avec une boucle PI. L'efficacité de l'algorithme de commande proposé est démontrée par des résultats de simulation. Il apparaît que des performances dynamiques intéressantes peuvent être atteintes en présence de grandes perturbations en utilisant un retour d'état avec gains variables. En outre, cette stratégie de commande assure la stabilité du système sans composant passif additionnel dans le filtre d'entrée et sans pertes supplémentaires. Ensuite, dans un deuxième temps, une commande par mode-glissement basée sur l'approche de la fonction de Lyapunov est discutée, laquelle est présentée dans la litérature pour l'ensemble abaisseur-filtre. Nous discutons les performances de la commande par retour d'état, proposée dans cette thèse, comparées à celles d'un contrôleur mode-glissant.
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Yang, Fuji. "Etudes d'opérateurs analogiques temps-continu et mixtes analogiques-numériques /." Paris : Ecole nationale supérieure des télécommunications, 1993. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb35607151z.
Full text
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Labouré, Eric. "Contribution à l'étude des perturbations conduites dans les alimentations continu-continu isolées." Cachan, Ecole normale supérieure, 1995. http://www.theses.fr/1995DENS0010.
Full textAbstract:
Ce travail s'inscrit dans une démarche générale de réduction des perturbations électromagnétiques émises par les équipements électriques. Il s'agit d'étudier les perturbations conduites générées par les convertisseurs statiques haute fréquence moyenne puissance dans l'optique de réaliser un outil d'aide a la conception prenant en compte ces phénomènes. Notre étude utilise comme support deux alimentations continu-continu isolées (alimentation flyback et alimentation forward) représentatives des problèmes rencontres. Après un bref rappel sur les normes et sur les équipements correspondants, un capteur de courant adapte a l'étude des perturbations électromagnétiques dans les convertisseurs statiques est présenté. Un des objectifs de l'étude est de pouvoir prédéterminer par simulation le niveau de perturbations d'un convertisseur. Pour cela, il est nécessaire de disposer d'un modèle électrique pour chacun des ensembles qui le constitue. Les modèles développés dans ce document concernent le transformateur et les composants a semi-conducteur (diode et igbt). Afin que ces modèles soient simples et facilement intégrables a un logiciel de simulation de type circuit, des modèles comportementaux issus de la littérature sont utilises. Notre travail consiste à adapter ces modèles à notre étude, c'est à dire à obtenir une bonne représentation des composants dans la bande de fréquence 10khz-30mhz. Le comportement des alimentations flyback et forward est alors analyse, essentiellement par simulation. A partir d'un schéma élémentaire (composants idéaux) de l'alimentation, les différents éléments parasites sont ajoutes étape par étape. L'analyse des modifications observées dans le domaine temporel et fréquentiel permet de cerner les diverses origines des perturbations. Cette démarche est reprise avec l'introduction d'un écrêteur puis d'un calc non dissipatif. Les résultats obtenus par simulation sont compares aux résultats expérimentaux afin de valider l'ensemble de l'étude (modèles et résultats d'analyse). Enfin, divers moyens de reduction des perturbations sont analyses. Tout d'abord deux moyens de reduction a la source sont proposes. Puis diverses solutions de reduction des couplages sont présentées. Finalement, le filtrage est abordé et les diverses cellules usuelles sont étudiées et comparées
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Huang, Bin. "Convertisseur continu-continu à rapport de transformation élevé pour applications pile à combustible." Electronic Thesis or Diss., Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL021N.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l’étude, le dimensionnement et la réalisation d’un convertisseur continu-continu, associé à une source de type pile à combustible. Pour l’application envisagée, ce convertisseur a un rapport de transformation élevé voisin de 12. De plus l’ondulation de courant est limitée à 1% du courant moyen maximal. La mise en cascade de deux convertisseurs a été retenue pour obtenir un rapport de transformation élevé. Le premier étage est un Boost entrelacé associé à un filtre d’entrée de type L-C, qui permettent de réduire fortement l’ondulation du courant de source. Le second étage est un Boost à trois niveaux qui permet de diminuer les contraintes en tension sur les interrupteurs, et de réduire ainsi les pertes du convertisseur. La commande du convertisseur est ensuite définie en se basant sur l’utilisation d’un régulateur non linéaire. La gestion globale du système est effectuée par la régulation de la tension intermédiaire et de la puissance transitée à la charge en utilisant les principes des commandes « plates ». Enfin un banc de tests à puissance réduite (3 kW) a été réalisé, afin de valider le fonctionnement du convertisseur et les régulations proposéesThis work deals with the study, design and building of a DC-DC converter, which is associated with a fuel cell source. According to the application, this converter should have a high voltage ratio which is about 12, and it is able to limit the ripple current of source below 1% of the maximum average current. A cascaded structure composed by two converters has been chosen and allows obtaining a high voltage ratio. The first stage is an interleaved Boost associated with a L-C input filter, to reduce ripple of the current delivered by the source. The second stage is a three-level Boost which reduces the voltage stress of the switches, thereby reducing losses of the converter. The control of the converter is defined basing on the use of a non-linear regulator. Thanks to use the flatness control, the global control is realized through the regulation of the intermediate voltage and of the power transited to the load. Finally, a small power test converter (3 kW) has been realized, in order to validate the converter operation and the proposed control
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Benqassmi, Hassan. "Conception de convertisseurs alternatif-continu mono-étage à absorption sinusoïdale." Grenoble INPG, 1998. http://www.theses.fr/1998INPG0058.
Full textAbstract:
La correction du facteur de puissance a été récemment introduite dans les convertisseurs pour remplacer le filtrage passif en amont des convertisseurs et pour répondre aux nouvelles normes en vigueur. La correction de facteur de puissance dite mono-étage a succédé à celle en deux étages qui est caractérisée par un coût et un volume élevés. Cette étude vise deux types d'applications. Les applications à faible puissance (300 W) sous une tension d'alimentation de 230 Veff et une tension de 54 V en sortie. Pour des raisons de coût et de volume, les structures asymétriques Flyback et Sepic sont des solutions répondant au cahier des charges et qui restent incontournables. U ressort également de cette étude, que si les contraintes du convertisseur à résonance série fonctionnant en conduction discontinue sont acceptables, alors ce dernier peut aussi répondre au cahier de charge. Le second type d'applications visées par cette étude concerne la moyenne puissance (3 kW) avec une tension de 150 V en sortie. Dans ce cadre, seules les structures symétriques à résonance à commutateur de courant ou à onduleur de tension sont susceptibles de répondre au cahier des charges. Pour la seconde catégorie, et en vue d'une généralisation, une discussion sur la nature du circuit résonant est faite pour étudier le prélèvement sinusoïdal. En évaluant les avantages et les inconvénients de chaque structure, deux convertisseurs ont été retenus et les prototypes réalisés ont montré un bon facteur de puissance et le respect de la norme en vigueur (EN 61000-3-2)Recently, power factor correction has been introduced into power converters to replace the passive filters at the front-end of converters and to respect new standards corne into opération. Single-stage power factor correction has been succeeded to the classicaJ two-stage power factor correction which présents a high volume and cost. This thesis essentially consists of two types of applications. Low power isolated single-stage AC/DC conversion from 230 V rms. AC voltage to 54 V DC. The power is fixed at 300 W. Due to their cost and volume, asymmetrical structures Flyback and Sepic are more adapted. From this study, it émerges also that series-resonant converter operating in discontinuous conduction mode could be respond to desired spécifications if components stresses are acceptable. The second part deals with the isolated single-stage AC/DC conversion for médium power (3 kW) applications with 150 V as output voltage. For this kind of applications, only current-driven and voltage-driven résonant converters are susceptible to respond to the spécifications. An approach to design current-driven résonant converter is presented. Also, several résonant circuits are examined to discuss power factor correction capabilities of voltage-driven résonant converters. By evaluating advantages and disadvantages of thèse converters, two of them are chosen, and realised prototypes présent a high power factor and respect the European standards EN 61000-3-2
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Laur, Jean-Pierre. "Étude et conception d'un bras de pont pour convertisseur continu-continu à résonance à très haute fréquence." Toulouse, INPT, 1991. http://www.theses.fr/1991INPT078H.
Full textAbstract:
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
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Almeida, Anani Sylvain d'. "Contribution a l'etude et a la mise en uvre de structures de convertisseurs continu-continu a frequence elevee." Paris 6, 1991. http://www.theses.fr/1991PA066005.
Full textAbstract:
La tendance de ces dernieres annees a ete d'augmenter de maniere drastique la frequence de decoupage dans les alimentations continu-continu, afin d'augmenter la puissance volumique et la fiabilite. Pour cela, il a fallu trouver des techniques qui permettent de maitriser les pertes a la commutation dans les semi-conducteurs de puissance. La resonance est maintenant une solution qui permet d'atteindre ce but tout en reduisant les perbations electromagnetiques des convertisseurs statiques. L'objectif de ce document est de comparer quelques modes de resonance (quasi-resonance en courant ou en tension et multi-resonance en tension) en montrant leurs avantages, leurs inconvenients et leurs limites. Nous presenterons ensuite les resultats theoriques et experimentaux sur un convertisseur multi-resonant en tension d'une centaine de watts developpe pour france-telecom
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Hernández, Juan Manuel. "Commande numérique d'un convertisseur destiné à un véhicule hybride." Toulouse, INPT, 1987. http://www.theses.fr/1987INPT069H.
Full textAbstract:
Synthese d'une boucle numerique pour la commande du couple d'un entrainement a c. C. Pour vehicule a traction mixte thermique-electrique. Realisation d'un systeme de protection pour les dispositifs de puissance
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Videau, Nicolas. "Convertisseurs continu-continu non isolés à haut rapport de conversion pour Piles à Combustible et Electrolyseurs - Apport des composants GaN." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00988205.
Full textAbstract:
Face aux enjeux énergétiques d'aujourd'hui et de demain, le développement des énergies renouvelables semble inéluctable. Cependant, la production électrique de sources renouvelables prometteuses comme le photovoltaïque ou l'éolien est intermittente et difficilement prévisible du fait de la dépendance de ces sources aux conditions météorologiques. Afin de s'affranchir du caractère discontinu de la production d'électricité et de l'inadéquation de la production avec la consommation, un moyen de stockage de l'énergie électrique est nécessaire. Dans ce contexte, la batterie hydrogène est une des solutions envisagées. Lors de périodes de surproduction d'énergie renouvelable, un électrolyseur produit de l'hydrogène par électrolyse de l'eau. Lorsque cela est nécessaire, une pile à combustible fournit de l'électricité à partir du gaz stocké. Couplé avec des sources d'énergie renouvelable, la batterie produit de l'énergie électrique non carbonée, c'est-à-dire non émettrice de gaz à effet de serre. L'intérêt majeur de cette technologie est le découplage entre l'énergie et la puissance du système. Tant que la pile est alimentée en gaz, elle fournit de l'électricité, l'énergie dépend des réservoirs de gaz. La puissance quant à elle, dépend des caractéristiques des composants électrochimiques et du dimensionnement des chaînes de conversions de puissance. Les chaînes de conversions de puissance relient les composants électrochimiques au réseau électrique. Dans le cas de la chaîne de conversion sans transformateur qui est envisagée ici, la présence d'un convertisseur DC-DC à haut rendement est rendue nécessaire de par la caractéristique basse tension fort courant des composants électrochimiques. Avec pour but principal l'optimisation du rendement, deux axes de recherches sont développés. Le premier axe de recherche développe un convertisseur multicellulaire innovant à haut rendement à fort ratio de conversion. Les résultats expérimentaux du convertisseur appelé 'miroir' obtenu dans deux expérimentations ont démontré la supériorité de cette topologie en terme d'efficacité énergétique par rapport aux convertisseurs conventionnels. Le deuxième axe de recherche porte sur de nouveaux composants de puissance au nitrure de gallium (GaN) annoncés comme une rupture technologique. Un convertisseur buck multi-phases illustre les défis technologique et scientifique de cette technologie et montre le fort potentiel de ces composants.
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Huang, Bin. "Convertisseur continu-continu à rapport de transformation élevé pour applications pile à combustible." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL021N/document.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l’étude, le dimensionnement et la réalisation d’un convertisseur continu-continu, associé à une source de type pile à combustible. Pour l’application envisagée, ce convertisseur a un rapport de transformation élevé voisin de 12. De plus l’ondulation de courant est limitée à 1% du courant moyen maximal. La mise en cascade de deux convertisseurs a été retenue pour obtenir un rapport de transformation élevé. Le premier étage est un Boost entrelacé associé à un filtre d’entrée de type L-C, qui permettent de réduire fortement l’ondulation du courant de source. Le second étage est un Boost à trois niveaux qui permet de diminuer les contraintes en tension sur les interrupteurs, et de réduire ainsi les pertes du convertisseur. La commande du convertisseur est ensuite définie en se basant sur l’utilisation d’un régulateur non linéaire. La gestion globale du système est effectuée par la régulation de la tension intermédiaire et de la puissance transitée à la charge en utilisant les principes des commandes « plates ». Enfin un banc de tests à puissance réduite (3 kW) a été réalisé, afin de valider le fonctionnement du convertisseur et les régulations proposéesThis work deals with the study, design and building of a DC-DC converter, which is associated with a fuel cell source. According to the application, this converter should have a high voltage ratio which is about 12, and it is able to limit the ripple current of source below 1% of the maximum average current. A cascaded structure composed by two converters has been chosen and allows obtaining a high voltage ratio. The first stage is an interleaved Boost associated with a L-C input filter, to reduce ripple of the current delivered by the source. The second stage is a three-level Boost which reduces the voltage stress of the switches, thereby reducing losses of the converter. The control of the converter is defined basing on the use of a non-linear regulator. Thanks to use the flatness control, the global control is realized through the regulation of the intermediate voltage and of the power transited to the load. Finally, a small power test converter (3 kW) has been realized, in order to validate the converter operation and the proposed control
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Kourda, Ferid. "Simulation d'alimentation à découpage sur micro-ordinateur." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0031.
Full textAbstract:
En vue du développement industriel d'alimentation continu- continu de 3KW. Nous avons réalisé une maquette avec une structure en demi-pont asymétrique. Pour minimiser les contraintes exercées sur les composants et prévoir les fonctionnements transitoires, nous avons développé un logiciel de simulation spécifique implanté sur micro ordinateur. Nous avons utilisé la discrétisation des équations d'état continu et le calcul de la matrice de transition nous a conduit à porter une attention particulière à la période d'échantillonnage. Sa détermination a pu se faire par le calcul de la valeur propre dominante Puis nous avons comparé les résultats de cette simulation ; incluant la boucle de régulation; avec ceux résultant d'un algorithme obtenu par une autre approche mathématique du problème faisant intervenir la notion nouvelle de "circuit relatif moyen". Nous avons pu observer une très bonne concordance avec les oscillogrammes relevés sur la maquette expérimentale. Cette simulation nous a permis enfin d'élaborer rapidement un prototype industrialisable.
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Dulthummon, Sakaldip. "Analyse et dimensionnement optimal d'un convertisseur statique continu-continu, multi-résonnant en tension et à haute fréquence de découpage." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10287.
Full textAbstract:
Les specifications pour les convertisseurs statiques d'energie continu-continu utilises dans des domaines tels que les telecommunications et l'aerospatial sont tres contraignantes. Ces dispositifs doivent pouvoir fonctionner avec une dynamique d'entree tres etendue, fournir une charge importante, tout en presentant une puissance volumique elevee. D'ou la tendance vers l'augmentation de la frequence de decoupage. Pour repondre a ces besoins, nous nous sommes fixes comme objectif des conditions extremes de fonctionnement, telles qu'une tension minimale de fonctionnement moitie de la tension nominale et un courant de sortie tres eleve. Apres une etude bibliographique approfondie, nous avons fait l'analyse detaillee et propose une logique de dimensionnement optimal pour deux structures en pont (demi-pont et pont complet). La technique de multi-resonance en tension est utilisee pour reduire les pertes de commutation dans les interrupteurs statiques et pour permettre un fonctionnement d'une charge nulle a la pleine charge. Nous comparons enfin les previsions theoriques obtenues par notre logiciel de dimensionnement aux resultats experimentaux
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Videau, Nicolas. "Convertisseurs continu-continu non isolés à haut rapport de conversion pour piles à combustible et électrolyseurs - Apport des composants GaN." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2014. http://oatao.univ-toulouse.fr/15740/7/Videau_2.pdf.
Full textAbstract:
Face aux enjeux énergétiques d’aujourd’hui et de demain, le développement des énergies renouvelables semble inéluctable. Cependant, la production électrique de sources renouvelables prometteuses comme le photovoltaïque ou l’éolien est intermittente et difficilement prévisible du fait de la dépendance de ces sources aux conditions météorologiques. Afin de s’affranchir du caractère discontinu de la production d’électricité et de l’inadéquation de la production avec la consommation, un moyen de stockage de l’énergie électrique est nécessaire. Dans ce contexte, la batterie hydrogène est une des solutions envisagées. Lors de périodes de surproduction d’énergie renouvelable, un électrolyseur produit de l’hydrogène par électrolyse de l’eau. Lorsque cela est nécessaire, une pile à combustible fournit de l’électricité à partir du gaz stocké. Couplé avec des sources d’énergie renouvelable, la batterie hydrogène produit de l’énergie électrique non carbonée, c’est-à-dire non émettrice de gaz à effet de serre. L’intérêt majeur de cette technologie est le découplage entre l’énergie et la puissance du système. Tant que la pile à combustible est alimentée en gaz, elle fournit de l’électricité, l’énergie dépend des réservoirs de gaz. La puissance, quant à elle, dépend des caractéristiques des composants électrochimiques et du dimensionnement des chaînes de conversions de puissance. Les chaînes de conversion de puissance relient les composants électrochimiques au réseau électrique. Dans le cas de la chaîne de conversion sans transformateur qui est ici envisagée, la présence d’un convertisseur DC-DC à haut rendement à fort ratio de conversion est rendue nécessaire de par la caractéristique basse tension fort courant des composants électrochimiques. Avec pour but principal l’optimisation du rendement, deux axes de recherche sont développés. Le premier axe développe un convertisseur multicellulaire innovant à haut rendement à fort ratio de conversion. Les résultats expérimentaux du convertisseur appelé « miroir » obtenus dans deux expérimentations ont démontré la supériorité de cette topologie en terme d’efficacité énergétique par rapport aux convertisseurs conventionnels. Le deuxième axe porte sur de nouveaux composants de puissance en nitrure de gallium (GaN) annoncés comme une rupture technologique. Un convertisseur buck multi-phases illustre les défis technologiques et scientifiques de cette technologie et montre le fort potentiel de ces composants.
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Costan, Valentin. "Convertisseurs parallèles entrelacés : étude des pertes fer dans les transformateurs inter-cellules." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2007. http://oatao.univ-toulouse.fr/7609/1/costan.pdf.
Full textAbstract:
La recherche de performances élevées (densité de puissance, efficacité, dynamique,…) a conduit ces dernières années à l'apparition de convertisseurs entrelacés utilisant des transformateurs inter-cellules. La minimisation de la taille et la réduction de pertes des transformateurs inter-cellules sont les objectifs principaux de cette étude. Les transformateurs inter-cellules deviennent encombrants à cause des fortes concentrations de flux existantes dans certaines branches du circuit magnétique. Dans les convertisseurs parallèles entrelacés, la séquence des phases d'alimentation des bobinages constitue un degré de liberté. En fonction de la topologie de transformateurs inter-cellules adoptée, deux procédés de permutation des phases d'alimentation sont proposés, visant la minimisation des flux magnétiques. Le gain obtenu en termes de pertes fer a été évalué théoriquement et expérimentalement. Les résultats obtenus valident qualitativement l'avantage de l'alimentation permutée devant l'alimentation classique. Enfin, la réalisation pratique d'un prototype de convertisseur de puissance utilisant des transformateurs inter- ellules a été abordée. Il s'agit de douze cellules permettant de réaliser un bras d'onduleur à douze cellules entrelacées ou la mise en opposition de deux bras à six cellules chacun.
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Verdicchio, Andrea. "Nouvelle électrification en courant continu moyenne tension pour réseau ferroviaire." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0093.
Full textAbstract:
Depuis le début du 20ème siècle, différents systèmes d’électrification ferroviaire en courantcontinu et en courant alternatif ont été développés en Europe. Les systèmes en courant alternatifmonophasé moyenne tension (25 kV-50 Hz ou 15 kV 16,7 Hz) permettent d’utiliser une caténairelégère de faible section de cuivre mais de par leur principe mettent en jeu de la puissancefluctuante et de la puissance réactive qu’il faut compenser par des dispositifs volumineux etcoûteux. Les systèmes d’électrification à courant continu (1,5kV ou 3kV) ne possèdent pas cesinconvénients mais en contrepartie, leur relativement faible niveau de tension implique lacirculation de courants élevés dans la caténaire ce qui s’oppose à toute augmentation de trafic carla section de cuivre ne peut pas être augmentée au-delà de 1000 mm2. Du point de vue dumatériel roulant, les locomotives alimentées en courant alternatif ont une chaine de conversiond’énergie électrique complexe et volumineuse (transformateur abaisseur, redresseur, filtre bassefréquence puis onduleur). En revanche, une chaine de conversion fonctionnant sous caténaire àcourant continu se réduit à un filtre d'entrée et à un onduleur de traction. Aujourd’hui, les progrèstechnologiques réalisés dans le domaine de l'électronique de puissance permettent d’envisager ledéveloppement de réseaux électriques à courant continu moyenne tension pour accompagner latransition énergétique en intégrant plus facilement des sources d’énergies renouvelables et deséléments de stockage d’énergie. Partant de ce constat, l’objectif de ce travail de thèse est deproposer un nouveau système d’électrification ferroviaire à courant continu moyenne tension,d’une part, dans le but de combiner les avantages des systèmes actuels d’électrification et d’autrepart, d’envisager à moyen terme la rénovation des lignes électrifiées à courant continu. Le premierchapitre de cette thèse présente un état de l’art des systèmes d’électrification ferroviaire existantset des chaines de traction associés. Le deuxième chapitre met en évidence l’intérêt d’uneélectrification à courant continu moyenne tension pour la traction ferroviaire. Une méthode decalcul, permettant de déterminer le niveau de tension continue pour un trafic donné, est proposée.Il est ainsi montré que le choix d’un niveau de tension à 9 kV permet d’obtenir des sections decaténaire et un espacement des sous-stations comparables au système 25kV-50 Hz. Dans sapremière partie, le troisième chapitre propose une stratégie permettant de faire évoluer le systèmed’électrification 1,5 kV existant en France vers un système 9 kV. En attendant que le parc d’enginsde traction soit adapté pour fonctionner sous une caténaire à 9 kV, il est possible de préparerl’évolution du système d’électrification en déployant une ligne de transport d’énergie électrique en9 kV (feeder) en parallèle de la caténaire 1,5 kV existante. Au terme de la période de transition, leniveau de tension 1,5 kV est complètement supprimé et la totalité de l’infrastructure ainsi que lesengins de traction fonctionnent alors sous 9 kV. La deuxième partie de ce chapitre est consacréeà l’étude d’une topologie associant des convertisseurs DC/DC isolés et permettant de remplir lafonction de transformateur électronique indispensable pour le renforcement de l’alimentation de lacaténaire 1,5 kV à partir du feeder 9 kV.Le quatrième chapitre présente la réalisation et les essaisd’un convertisseur DC/DC isolé d’une puissance de 300 kW utilisant des modules MOSFET SiC3,3 kV. Une conclusion générale et des perspectives concluent ce mémoireSince the beginning of the 20th century, various DC and AC rail electrification systems have beendeveloped in Europe. Single-phase, medium-voltage AC systems (25 kV-50 Hz or 15 kV 16.7 Hz)allow the use of a light overhead-line of small copper cross-section but by their principle involvefluctuating power and reactive power that have to be compensated by large and expensivedevices. DC electrification systems (1.5kV or 3kV) do not have these disadvantages but in return,their relatively low voltage level involves the circulation of high currents in the overhead-line whichlimits any increase in traffic because the copper section cannot be increased beyond 1000 mm2.From a rolling stock point of view, AC powered locomotives have a complex and voluminousconversion chain (step-down transformer, rectifier, low-frequency filter and traction inverter). Onthe other hand, a conversion chain operating under direct current catenary is reduced to an inputfilter and a traction inverter. Today, the technological progress made in the field of powerelectronics makes it possible to envisage the development of medium voltage DC grids to supportthe energy transition by integrating more easily renewable energy sources and storage devices.On the basis of this observation, the aim of this thesis is to propose a new medium voltage DCrailway electrification system, on the one hand, with the aim of combining the advantages of thecurrent railway electrification systems and on the other hand, to consider in the medium term therenovation of lines electrified in DC. The first chapter of this thesis presents a state of the art ofexisting railway electrification systems and associated traction chains. The second chapterhighlights the interest of a medium voltage DC electrification for railway traction. A calculationmethod for determining the DC voltage level for a given traffic is proposed. Therefore, it is shownthat the choice of a voltage level at 9 kV makes it possible to obtain an overhead-line cross-section and a substation spacing comparable to the 25 kV-50 Hz system. In its first part, the thirdchapter proposes a strategy to upgrade the existing 1.5 kV French electrification system to a 9 kVsystem. Until the fleet of traction units is adapted to operate at 9 kV, it is possible to prepare theevolution of the electrification system by deploying a transmission line at 9 kV (feed-wire) inparallel with the existing 1.5 kV overhead-line. At the end of the transition period, the 1.5 kVvoltage level is completely removed and the entire infrastructure as well as the traction unitsoperate at 9 kV. The second part of this chapter is dedicated to the study of a topology, based onan association of isolated DC/DC converters, to fulfil the function of solid state transformer whichis essential for the power reinforcement of the 1.5 kV system from the 9 kV feed-wire. The fourthchapter presents the realization and tests of an isolated DC / DC converter with a power level of300 kW using 3.3 kV SiC MOSFET modules. A general conclusion and perspectives conclude thismanuscript
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Balocco, Didier. "Contribution à la conception de convertisseurs alternatif-continu à faible taux d'harmoniques." Bordeaux 1, 1998. http://www.theses.fr/1998BOR10565.
Full textAbstract:
Le travail presente a pour objectif l'elaboration d'une methode d'analyse et d'etude des convertisseurs continu/continu dans le but de les utiliser en convertisseurs alternatif/continu a faible taux de distorsion et facteur de puissance eleve. Cette methode permet de determiner l'aptitude de ces derniers a fonctionner en correcteur automatique du facteur de puissance. Deux nouvelles structures de correcteur automatique ont ete concues et etudiees. Les resultats experimentaux releves sur les maquettes de demonstration sont en bon accord avec les predictions et valident ainsi la methode proposee.
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Wang, Bin. "Analysis of Dual Randomized Modulation to Reduce EMI in Power Converters." Clermont-Ferrand 2, 2003. http://www.theses.fr/2003CLF21427.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans cette thèse concerne la technique de la double modulation aléatoire, elle permet de réduire fortement les effets conduits et répondre aux exigences CEM en vigueur, cette solution devrait remplacer à terme les solutions classiques de filtrage dans les convertisseurs de puissance. Les modulations existantes concernent uniquement un paramètre de commande, le rapport de délai ou la fréquence. Ces solutions ont pour effet de disperser le contenu spectral et de réduire les harmoniques de courant. La double modulation permet une réduction encore plus forte que la simple modulation. En se basant sur les théories statistiques, nous avons exprimé théoriquement la densité spectrale d'une manière générale et comparé les performances des différentes modulations avec celles de la modulation classique de largeur d'implulsions. Les résultats expérimentaux concernent la conversion continu-continu et continu-alternatif, les signaux de commande sont fournis par le microcontrôleur M16C/62 de chez Mitsubishi, ces résulats sont en parfaite adéquation avec les résulats théoriques. Enfin, nous avons analysé la régulation sous SIMULINK, de convertisseurs continu-continu élévateurs ou à haut facteur de puissance, en utilisant les régulateurs des systèmes périodiques, nous constatons un léger accroissement de l'ondulation de tension. Il nous semble nécessaire de revoir le système de régulation et l'adapter au cas apériodique
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Wilmot, Franck. "Contribution à la conception et au dimensionnement de fonctions passives intégrées." Cachan, Ecole normale supérieure, 2004. http://www.theses.fr/2004DENS0044.
Full textAbstract:
Ces travaux se situent dans le contexte scientifique et technologique des dispositifs de l'Electronique de puissance et plus particulièrement celui des convertisseurs DC/DC. Dans cet environnement, la réduction d'échelle, l'efficacité, la fiabilité sont les principaux moteurs de l'évolution. Celle-ci s'appuie sur "l'intégration de puissance". Nous avons étendu cette démarche d'intégration aux composants passifs qui restent l'un des principaux verrous à l'intégration de puissance. Nous avons ainsi défini deux nouvelles structures de composants passifs intégrés. La première utilise une technique de co-fabrication de l'ensemble de la structure et la deuxième utilise une technique d'assemblage innovante. Leur forme est planar afin de bénéficier d'une forte capacité de dissipation thermique. Ensuite nous avons proposé une méthode de dimensionnement innovante, qui prend en compte des contraintes d'élévation en température des composants. Nous avons dimensionné et réalisé le prototype d'une alimentation forward 60W fonctionnant à 500kHz aux performances très intéressantes dont une puissance volumique de 4kW/litre en convection naturelleThis work is the scientific and technological field of power electronics devices and more particularly in DC/DC converters. In this environment, the reduction of scale, the efficiency, the reliability are the principal challenges. This research field is called "power integration". We extended the integration principle to the passive components which are the main bottleneck to power integration. Therefore, we defined two new structures of integrated passive components. In the first one the whole structure is co-fired and in the second one we used an innovating assembly process. In this structure, the planar form is well adapted to thermal dissipation. We proposed an innovating design method, which takes into account thermal constraints. We designed and realized a 60W, 500kHz forward SMPS prototype with very interesting performances such as, for instance, a power density of 4kW/litre with a natural convection
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Ichihashi, Motoï. "Gestion localisée de la puissance dans un système sur puce complexe." Paris, Télécom ParisTech, 2010. http://www.theses.fr/2010ENST0007.
Full textAbstract:
Aujourd'hui, la complexité croissante de système sur puces complexes (SoC) conduit à un grand nombre élevé de modules logiques sur une même puce. Au niveau de la puce, la technique DVFS a été proposée pour réduire efficacement la consommation d'énergie. Cette thèse aperçus techniques de efficaces et peu énergivores, et des convertisseurs DC-DC, et elle aussi se concentre sur la conception d'une gestion localisée de la puissance. Le sujet principal est la conception des convertisseurs sur puce, qui permet d'offrir une alimentation de tension adaptabilité à chaque module d'une puce complexes. Pour maintenir le haut rendement, le convertisseur est configurable en fonction du mode de fonctionnement (actif, rétention ou veille) du module fourni. Utilisation asynchrone contrôle fréquence d'oscillation et les chauffeurs portes segmentés, l'efficacité est étendu sur une plage de puissance de sortie de large. Dans le mode de veille, l'alimentation est arrêtée afin de réduire les pertes de puissance statique. Le convertisseur a été conçu pour être générique, totalement asynchrone, petite superficie et compatible avec les cellules I/O. Chaque convertisseur nécessite deux composants passifs externes dont les valeurs sont compatibles avec l'intégration en boîtier. L'alimentation locale proposée a été implémentée dans une technologie CMOS de 65 nm et validées. Ce convertisseur comme IP ouvre des nouvelles perspectives pour améliorer encore la matière de DVS localisé. Le prochain défi consiste à concevoir des convertisseurs intelligents en mesure de maintenir le meilleur rendement quelle que soit les variations de processus, les composants passifs externes et les besoins de puissanceToday, the increasing complexity of Systems-on-Chip (SoC) leads to a high number of logic modules on the same chip. At chip level, the Dynamic Voltage and Frequency Scaling technique has been proposed to reduce efficiently the global power consumption. This work is motivated by the need of a local power supply at module level to further reduce the global power. This thesis overviews low-power techniques and dc-dc converters, and focuses on the design of a local power management sub-system. The main issue is to design on-chip dc-dc down converters able to deliver a scalable voltage power supply to each module of a complex SoC for Dynamic Voltage Scaling purpose. To maintain high power efficiency, the converter is configurable according to the operating mode (active, idle or stand-by) of the supplied module. Using asynchronous oscillating frequency control and segmented gate drivers, the efficiency is extended over a wide output power range. In the stand-by mode, the power supply is shut down to reduce static power losses. In order to achieve an easy integration, the converter has been designed to be generic, fully asynchronous, of small area and compatible with the I/O cell library. Each converter requires only two external passive components whose values are compatible with in-package integration. The proposed local power supply has been implemented in a 65-nm CMOS technology and validated. This IP-like converter opens new perspectives to further improve the fine-grain DVS technique. The next main issue consists in designing smart dc-dc converters able to maintain the best efficiency whatever the variations of process, external passives components and power needs
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Serbia, Nicola. "Convertisseurs modulaires multiniveaux pour le transport d'énergie électrique en courant continu haute tension." Thesis, Toulouse, INPT, 2014. http://www.theses.fr/2014INPT0007/document.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans ce mémoire ont été réalisés dans le cadre d’une collaboration entre le LAboratoire PLAsma et Conversion d’Énergie (LAPLACE), Université de Toulouse, et la Seconde Université de Naples (SUN). Ce travail a reçu le soutien de la société Rongxin Power Electronics (Chine) et traite de l’utilisation des convertisseurs multi-niveaux pour le transport d’énergie électrique en courant continu Haute Tension (HVDC). Depuis plus d’un siècle, la génération, la transmission, la distribution et l’utilisation de l’énergie électrique sont principalement basées sur des systèmes alternatifs. Les systèmes HVDC ont été envisagés pour des raisons techniques et économiques dès les années 60. Aujourd’hui il est unanimement reconnu que ces systèmes de transport d’électricité sont plus appropriés pour les lignes aériennes au-delà de 800 km de long. Cette distance limite de rentabilité diminue à 50 km pour les liaisons enterrées ou sous-marines. Les liaisons HVDC constituent un élément clé du développement de l’énergie électrique verte pour le XXIème siècle. En raison des limitations en courant des semi-conducteurs et des câbles électriques, les applications à forte puissance nécessitent l’utilisation de convertisseurs haute tension (jusqu’à 500 kV). Grâce au développement de composants semi-conducteurs haute tension et aux architectures multicellulaires, il est désormais possible de réaliser des convertisseurs AC/DC d’une puissance allant jusqu’au GW. Les convertisseurs multi-niveaux permettent de travailler en haute tension tout en délivrant une tension quasi-sinusoïdale. Les topologies multi-niveaux classiques de type NPC ou « Flying Capacitor » ont été introduites dans les années 1990 et sont aujourd’hui couramment utilisées dans les applications de moyenne puissance comme les systèmes de traction. Dans le domaine des convertisseurs AC/DC haute tension, la topologie MMC (Modular Multilevel Converter), proposée par le professeur R. Marquardt (Université de Munich, Allemagne) il y a dix ans, semble particulièrement intéressante pour les liaisons HVDC. Sur le principe d’une architecture de type MMC, le travail de cette thèse propose différentes topologies de blocs élémentaires permettant de rendre le convertisseur AC/DC haute tension plus flexible du point de vue des réversibilités en courant et en tension. Ce document est organisé de la manière suivante. Les systèmes HVDC actuellement utilisés sont tout d’abord présentés. Les configurations conventionnelles des convertisseurs de type onduleur de tension (VSCs) ou de type onduleur de courant (CSCs) sont introduites et les topologies pour les systèmes VSC sont ensuite plus particulièrement analysées. Le principe de fonctionnement de la topologie MMC est ensuite présenté et le dimensionnement des éléments réactifs est développé en considérant une commande en boucle ouverte puis une commande en boucle fermée. Plusieurs topologies de cellules élémentaires sont proposées afin d’offrir différentes possibilités de réversibilité du courant ou de la tension du côté continu. Afin de comparer ces structures, une approche analytique de l’estimation des pertes est développée. [...]This work was performed in the frame of collaboration between the Laboratory on Plasma and Energy Conversion (LAPLACE), University of Toulouse, and the Second University of Naples (SUN). This work was supported by Rongxin Power Electronic Company (China) and concerns the use of multilevel converters in High Voltage Direct Current (HVDC) transmission. For more than one hundred years, the generation, the transmission, distribution and uses of electrical energy were principally based on AC systems. HVDC systems were considered some 50 years ago for technical and economic reasons. Nowadays, it is well known that HVDC is more convenient than AC for overhead transmission lines from 800 - 1000 km long. This break-even distance decreases up to 50 km for underground or submarine cables. Over the twenty-first century, HVDC transmissions will be a key point in green electric energy development. Due to the limitation in current capability of semiconductors and electrical cables, high power applications require high voltage converters. Thanks to the development of high voltage semiconductor devices, it is now possible to achieve high power converters for AC/DC conversion in the GW power range. For several years, multilevel voltage source converters allow working at high voltage level and draw a quasi-sinusoidal voltage waveform. Classical multilevel topologies such as NPC and Flying Capacitor VSIs were introduced twenty years ago and are nowadays widely used in Medium Power applications such as traction drives. In the scope of High Voltage AC/DC converters, the Modular Multilevel Converter (MMC), proposed ten years ago by Professor R. Marquardt from the University of Munich (Germany), appeared particularly interesting for HVDC transmissions. On the base of the MMC principle, this thesis considers different topologies of elementary cells which make the High Voltage AC/DC converter more flexible and easy suitable respect to different voltage and current levels. The document is organized as follow. Firstly, HVDC power systems are introduced. Conventional configurations of Current Source Converters (CSCs) and Voltage Source Converters (VSCs) are shown. The most attractive topologies for VSC-HVDC systems are analyzed. The operating principle of the MMC is presented and the sizing of reactive devices is developed by considering an open loop and a closed loop control. Different topologies of elementary cells offer various properties in current or voltage reversibility on the DC side. To compare the different topologies, an analytical approach on the power losses evaluation is achieved which made the calculation very fast and direct. A HVDC link to connect an off-shore wind farm platform is considered as a case study. The nominal power level is 100 MW with a DC voltage of 160 kV. The MMC is rated considering press-packed IGBT and IGCT devices. Simulations validate the calculations and also allow analyzing fault conditions. The study is carried out by considering a classical PWM control with an interleaving of the cells. In order to validate calculation and the simulation results, a 10kW three-phase prototype was built. It includes 18 commutation cells and its control system is based on a DSP-FGPA platform
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Simon-Muela, Adan. "Architectures de convertisseurs DC/DC basse tension et fort courant avec commande numérique." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/375/.
Full textAbstract:
La consommation de puissance des microprocesseurs embarqués ne cesse d'augmenter avec la multiplication des fonctions qu'ils doivent assurer. De plus, la réduction des dimensions des technologies en tout point, l'augmentation du nombre de transistors et leur fréquence de commutation sont de nouvelles contraintes à prendre en compte comme besoins spécifiques de consommation. Ainsi, les générations actuelles de microprocesseurs ont une forte consommation en courant sous une très faible tension (autour du volt) avec des transitoires contraignants proches de 500A/µs. Pour répondre aux sévères exigences énergétiques d'alimentation, les concepteurs de systèmes doivent placer le ou les convertisseurs DC-DC au plus près de la charge (convertisseurs nommés Point-of-Load) pour réduire les pertes de transmission et optimiser le transfert de l'énergie. Ces PoL placés au plus près de chaque circuit intégré à alimenter, sont à l'origine des architectures distribuées d'alimentation avec un ou plusieurs bus de tension intermédiaires les alimentant. Cette thèse est consacrée à la conception de PoL dédiés allant jusqu'à leur asociabilité pour augmenter les niveaux de courant délivrés à chaque charge. Le cahier des charges qui sert de référence de validation est celui des alimentations rapprochées des cartes mères des PC où régulateurs de tension (VRMs) qui englobent fort courant et faible tension de sortie ainsi que haute fréquence de découpage. A cet effet, les architectures entrelacées ou multi-phase sont une bonne alternative pour atteindre ces niveaux énergétiques si rigoureux. Traditionnellement, ces types de systèmes d'alimentation sont contrôlés avec une commande analogique. Cependant, les nouvelles générations de microprocesseurs exigent des performances plus élevées en même temps qu'une régulation plus précise. Alors, la commande classique analogique est de plus en plus remplacée par une commande numérique plus flexible et plus performante. Cette thèse s'intègre dans le cadre du projet régional LISPA où le LAAS et Freescale Semiconductor collaborent pour développer de nouveaux systèmes d'alimentations pour microprocesseurs de puissanceThe power consumption of embedded microprocessors has significantly increased due to the considerable number of new functions which they should manage currently. Furthermore, the present reduction of the lithographical dimensions and the augment of the number of transistor and their switching frequency are new constraints to consider from the point of view of power supply requirements. Thus, current generation of microprocessors needs considerable supply currents with very low voltages (around 1V). Moreover, the required slew-rates are also important (500A/µs). Then, to achieve these strict power supply levels, the main design trend is to place the power converter as close as possible to the load to minimize the transmission losses and to optimize the power matching. This concept is know as Point-of-Load converters which allows designers to obtain distributed power supply architectures using one or more intermediate common voltage bus supplying several ICs. The aim of this dissertation is to study these DC/DC PoL converters and their association to increase the current supply levels delivered to the charge. Hence, our PoL converters are mainly based on those used as voltage regulators modules (VRMs) owning high-current, low-voltage and high switching frequency. These VRMs serves as power supply systems oriented to embedded microprocessors like those we can find inside PC motherboards. Referring VRMs, interleaved or multiphase architectures are preferred to achieve these strict supply powers. Traditionally, this kind of power supplies owns analog control. However, new microprocessors generation demands faster performances and more accurate and tight regulations. Thus, the present trend is to replace the classical analog control by a digital control system more flexible and performing likewise. Then, this dissertation takes part in the LISPA regional project where the LAAS and Freescale Semiconductor collaborate to develop new power supply systems for embedded power microprocessors
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Jarrousse, Jean-Michel. "Conception d'un convertisseur DC/DC à très haute fréquence pour l'alimentation d'une cellule radar, contributions à son intégration." Cachan, Ecole normale supérieure, 2008. https://theses.hal.science/tel-01199523.
Full textAbstract:
Ce document de thèse traite de la problématique de I'intégration de convertisseurs DC-DC isolés de faible puissance fonctionnant à très haute fréquence et à haut rendement. Pour commencer, I'environnement particulier d'utilisation de ce convertisseur est présenté. II s'agit du domaine des alimentations de radars avioniques, pour lequel les spécifications tant électriques, mécaniques, que CEM sont sévères. Cette partie sert donc de point de départ, car en découle Ie cahier des charges du convertisseur. L'étude qui suit détaille Ie choix de la structure de conversion qui semble la plus adaptée à la fois à I'environnement, mais aussi au cahier des charges. D'autre part, ce document traite de la faisabilité des procédés de cofrittage en vue de la réalisation des composants magnétiques indispensables à la réalisation d'un tel convertisseur. II en decoule Ie choix et la réalisation d'un matériau céramique ferromagnétique spécifique à notre application. Cette étape a conduit à la caractérisation d'un modèle d'évolution des pertes magnétiques en fonction de I'amplitude de I'induction magnétique et de sa fréquence. L'étape suivante presente la mise en oeuvre des outils d'optimisation sous contraintes des éléments magnétiques, tels transformateurs et inductances de résonance. Ces éléments étant composés de notre céramique ferromagnétique adaptee à une fréquence de découpage de 3MHz. Toutefois, I'un des points les plus critiques de cette étude s'avère être la commande rapprochée des interrupteurs de puissance qui a nécessité la mise au point d'une structure originale sans laquelle Ie rendement du convertisseur 3MHz n'aurait pu dépasser les 40% à 50%. Cette structure ainsi que Ie mode de régulation particulier de ce convertisseur ont d'ailleurs donnés lieu à plusieurs brevets. Pour conclure, ce rapport de thèse présente Ie prototype réalisé ainsi que les résultats très encourageants qui ont été obtenus. Un regard critique est porté sur cette réalisation fonctionnelle afin d'ouvrir sur des perspectives de haut niveau d'intégration d'un convertisseur cofritté basé sur cette thèseThis thesis report deals with the issue of integration of isolated DC-DC converters operating at low power high frequency and high efficiency. To begin with, the particular environment of this converter is presented. This is the field radar avionics power supply, for which electrical, mechanical, EMC specifications are hard. Therefore, this part is a starting point for the converter specifications. The bellowing study details the choice of conversion structure that seems best for both, the environment but also specifications. On the other hand, this paper discusses the feasibility of co-sintering process for the realization of magnetic components. This components. Which are essential to realized such of converter. It follows the selection and implementation of a ferromagnetic ceramic material specific to our application. This step led to the characterization of a model of evolution for magnetic losses tacking into account the magnetic induction amplitude and the operating frequency. The next step is the implementation of a tools of constrained optimization sizing for magnetic components such as transformers and resonance inductors. These elements are composed of our ferromagnetic ceramic suitable for 3MHz as witching frequency. However, one of the most critical points of this study proves to driver of the power switches. The driver requires a development of an original structure without which efficiency for 3MHz converter couldn't exceed 40% to 50%. Several patents results of this structure, as the particular converter regulation mode. In conclusion, this report presents the realized prototype and the very encouraging results that we have been obtained. A critical eye is focused on this functional achieving to open on the prospects for highly integrated co-sintered converter based on this thesis
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Haederli, Christoph. "Convertisseurs multiniveaux à bus continu avec point milieu : nouvelles topologies et stratégies de contrôles." Toulouse, INPT, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00001951/.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, un nouveau concept de représentation, d'analyse et de synthèse des convertisseurs MN est introduit pour mieux comparer, comprendre et classifier les différentes topologies. La famille des convertisseurs, basée sur un bus d'alimentation DC à trois niveaux et des circuits de conversion multicellulaires, fait l'objet d'une analyse approfondie. Les structures de cette famille permettent de générer des niveaux de tension de sortie supplémentaires en gardant une bonne contrôlabilité et des contraintes acceptables au niveau des divers composants. Outre les structures SMC ("stacked multicell converter") et ANPC MN ("active neutral point clamped converter") déjà connues, de nouvelles topologies sont proposées et les limites de fonctionnement sont étudiées en détail. Des concepts de réglage pour le courant PN basés sur une variation de tension homopolaire et basés sur l'utilisation des états redondants sont proposés. Les performances peuvent être nettement amélioréesIn this thesis, a new concept for the representation, the analysis and synthesis of ML (multi level) converters is introduced. This concept allows simple comprehension, comparison and classification of topologies. The family of ML converters with 3 level split DC link supply has been studied more indepth. The converter structures of this family allow for ML output generation while providing good controllability and reasonable components dimensioning. In addition to the known SMC (stacked multi cell converter) and ANPC (active neutral point clamped converter), new topologies are introduced and the functional limitations are studied. Control concepts based on CM (common mode) voltage injection and based on the use of redundant states are introduced. The performance can be significantly improved compered to state of the art control schemes
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Garcia, Arregui Marcos. "Theoretical study of a power generation unit based on the hybridization of a fuel cell stack and ultracapacitors : application to the design of an aircraft emergency electrical network." Toulouse, INPT, 2007. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000521/.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce mémoire porte sur la conception d'un réseau électrique à base d'une pile à combustible et son organe de stockage associé. Le contexte de ce travail se place dans une application aéronautique. Les piles à combustible à air comprimé ont besoin de certains dispositifs auxiliaires qui permettent la bonne diffusion des gaz. A cause de ces dispositifs auxiliaires, la dynamique globale du système est limitée, et une hybridation avec une source de puissance auxiliaire peut être nécessaire. En outre, l'hybridation a un impact positif sur la taille du système, et peut mener à la réduction du poids et du volume du système global. Les supercapacités semblent bien adaptées pour cette mission. Étant donné que notre système est dédié à une application embarquée, le volume, le poids, le coût ainsi que la consommation d'hydrogène sont des paramètres clés pour le choix de l’une des architectures proposées. Donc, une optimisation globale du système semble nécessaireThe presented work deals with the design and conception of an electrical network from a fuel cell stack and its associated storage device. The framework of this project is an aeronautical and transport application. Air pressurized fuel cell stacks need some auxiliary devices that permits a correct gas flow through the fuel cell stack. Due to the auxiliary devices, the fuel cell dynamics performances may be limited, and a power buffer is required to support power peaks. Furthermore, hybridization has a positive effect in the system size, and can lead to reduce the global system weight and volume. Ultracapacitos seem to be well adequate for this purpose. Due to the transport application, the system hydrogen consumption, volume, weight and cost are essential parameters. Due to the transport application, the system hydrogen consumption, volume, weight and cost are sizing essential parameters. Therefore a global system optimization seems mandatory in this cas
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Elsied, Moataz. "Gestion de l’énergie dans un système multi-sources." Caen, 2015. http://www.theses.fr/2015CAEN2038.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, un modèle avancé du système de gestion de l’énergie pour un micro-réseau fonctionnant en mode connecté ou isolé, a été présenté, discuté et analysé. Le micro-réseau étudié inclut différents types de sources d'énergie telles que le photovoltaïque (PV), les petites éoliennes (WT), les micro-turbines (MT), la pile à combustibles (FC) et un système de stockage (ESS). Le système de gestion d’énergie établi a été formulé à l’aide d’un modèle d'optimisation non linéaire respectant un certain nombre de contraintes pour parvenir à une solution appropriée. Nous avons testé différents algorithmes stochastiques en optimisation globale pour la prise de décision à savoir : AIMMS (advanced integrated multidimensional modeling), L’algorithme génétique GA, essaim de particules PSO. Une étude comparative de différentes topologies de convertisseurs DC/DC de type boost a été réalisée afin de sélectionner la meilleure configuration pouvant être utilisée pour interfacer les ressources distribuées au bus continu (DC-bus). Le système de contrôle-commande est conçu de telle sorte à effectuer un autoréglage des paramètres en ligne et en temps réel pour les convertisseurs proposés en se servant des librairies MLIB / MTRACE (MATLAB-dSPACE Real-Time Interface Library). En outre, un nouveau procédé pour contrôler le signal de la porteuse servant à générer la MLI pour commander les convertisseurs DC/DC interfacés au bus continu a été introduit. Enfin, un banc d'essai expérimental a été construit dans notre laboratoire pour tester en temps réel le système de gestion d’énergie évoqué précédemmentIn this thesis, an advanced energy management system (EMS) model for a typical Microgrid (MG) working in grid and islanded operating modes was introduced, discussed and analyzed. MG model under consideration included FC (Fuel cell), MT (Microturbine), WT (Wind), PV (Photovoltaic), and ESS (Energy storage system). The established EMS was formulated as a nonlinear optimization model with different equality and inequality constraints for proper solution based on the AIMMS (Advanced Integrated Multidimensional Modeling Software), GA (Genetic algorithm) and PSO (Particle swarm optimization algorithm). In addition, a comparative study of DC/DC boost converter topologies was investigated in order to select the best topology to be used for interfacing the DERs to the MG’s DC-bus. Moreover, a new auto-tuning online controller design for the proposed converters was designed based on MLIB/MTRACE (MATLAB-dSPACE Real-Time Interface Libraries). Furthermore, a novel method for controlling the PWM carriers of multiple DC/DC converters interfaced to MG’s DC-BUS was introduced. The main purpose of this method was to minimize the DC-BUS ripples based on optimizing the PWM carriers’ phase shift angle. Finally, an experimental testbed was built in our laboratory to test in a real-time the aforementioned EMS
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Ebrahemyan, Masihi Anita. "Conception et mise en œuvre d'un convertisseur DC/DC 4.2V en technologie CMOS 0.18 um." Master's thesis, Université Laval, 2021. http://hdl.handle.net/20.500.11794/68406.
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Usman, Iftikhar Muhammad. "Investigation of DC-DC converter modeling from the perspective of control and input-filter influence." Paris 11, 2008. http://www.theses.fr/2008PA112181.
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La modélisation et la commande des convertisseurs de type continu/continu occupent une place de plus en plus importante dans le domaine de l'électronique de puissance. La « modélisation moyenne » est un outil efficace permettant d’analyser le comportement dynamique global d'un convertisseur. Il subsiste cependant quelques questions fondamentales en ce qui concerne les méthodologies moyennes qui n’apportent pas toujours une réponse satisfaisante. Ces problèmes non résolus de modélisation touchent essentiellement à la validation pratique, à l'intégration des parasites du circuit électrique réel et à l’application à la conception de la boucle de commande. L'une des principales préoccupations de cette thèse est d'étudier et d'évaluer les performances de la modélisation moyenne des convertisseurs continu/continu en vue de leur commande. En ce qui concerne la commande, la stabilité est d’une importance capitale dans tout système de régulation de tension. Toutefois, assurer la stabilité en boucle fermée n'est pas évident en présence d’un filtre en entrée du convertisseur. Dans cette thèse, des fonctions de transfert en régime de petits signaux sont utilisés pour formuler systématiquement des règles de dimensionnement d’un amortisseur passif pour éviter l'instabilité. Afin d’en étudier les retombées sur le rendement du convertisseur, les pertes dues à l'amortissement sont aussi quantifiées d’une manière plus systématique dans cette thèse. Enfin, l'un des principaux thèmes de cette thèse touche au développement d'une commande assurant la stabilité du convertisseur continu/continu avec son filtre d'entrée sans utiliser d’amortisseur dissipatif et sans pertes supplémentairesModeling and control of switched-mode dc-dc converters has occupied a center stage in the field of modern power electronics due to their widespread military and industrial applications. Averaged modeling is most commonly applied as an effective tool to analyze dynamic behavior of a converter and to get physical insights into various dynamical phenomena. Various averaged models have been presented in literature; however, some fundamental questions regarding averaging methodologies still lack satisfactory answers. These unresolved modeling issues are primarily related to their practical validation, inclusion of circuit parasitics and their application to the control-loop design. One of the primary concerns of this thesis is to study and evaluate the performance of averaged modeling of dc-dc converters from control perspective. As far as control is concerned, stability is of prime importance in any voltage regulation system. However, closed-loop stability is not guaranteed if a low-pass filter is present at converter-input. In this thesis small-signal control-to-output transfer functions are used to systematically formulate some design rules to avoid instability using passive damping circuits. To properly investigate the adverse impact of passive damping on conversion efficiency, these damping losses are also quantified in this thesis. Finally, one of the main themes of this dissertation is the development of a control solution for the stability of dc-dc converter in presence of input filter, hence avoiding the use of dissipative damping and thus avoiding undesirable losses
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Aboushady, Hassan. "Conception en vue de la réutilisation de convertisseurs analogique-numérique sigma-delta temps-continu mode-courant." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066381.
Full text
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Chafi, Ammar. "Conception et réalisation des bobines PCB à base de matériau magnétique souple pour des convertisseurs HF." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I054/document.
Full textAbstract:
L'arrivée sur le marché des transistors au Nitrure de Gallium (GaN) permet l'augmentation de la fréquence de commutation des convertisseurs statiques. La conséquence directe est la réduction des dimensions des composants passifs et l'augmentation de la densité de puissance des convertisseurs. Les bobines utilisées pour le stockage et le filtrage sont des composants très volumineux et qui occupent une place importante dans les convertisseurs. Une solution permettant de réduire les dimensions de ces bobines consiste à augmenter la fréquence de fonctionnement des convertisseurs statiques grâce aux composants GaN. Les travaux de cette thèse portent sur la conception et la réalisation des bobines de stockage d'énergie, réalisées à partir de pistes de circuit imprimé (PCB) et de matériaux magnétiques souples. Ces bobines sont destinées aux convertisseurs DC-DC hautes fréquences (HF) à base de transistors GaN. Les matériaux magnétiques souples commercialisés sous forme de feuilles présentent des caractéristiques magnétiques adaptées aux applications hautes fréquences. Ainsi, elles peuvent être découpées en différentes formes géométriques. Dans le cadre de cette thèse, nous avons proposé une méthode de conception des bobines PCB à base de matériaux souples pour les convertisseurs HF. Elle est basée sur un algorithme d'optimisation du volume de la bobine en prenant compte les contraintes thermiques du matériau magnétique, mais également des capacités parasites qui apparaissent en HF. La bobine ainsi conçue est réalisée puis caractérisée afin de valider l’outil de conception proposé. La dernière étape consiste à intégrer la bobine obtenue dans un convertisseur Boost synchrone à base de transistors GaN commutant à une fréquence de 1 MHz. Dans le but de tenir compte finement des contraintes thermiques durant la phase de conception de la bobine, des améliorations sont proposées, on se basant sur les résultats de validation expérimentaleThe arrival on the market of GaN power transistors allow to increase the operating frequency of static converters. The direct consequence is the reduction of the dimensions of the passive components which leads to increase the converter power density. Inductors used for storage and filtering of electrical energy are very bulky components and occupy an important place in the converters. One solution for reducing the dimensions of these inductors is to increase the operating frequency of the static converters, made possible thanks to the GaN components. The work of this thesis is about the design and realization of energy storage inductor, made from printed circuit board (PCB) tracks and flexible magnetic materials for high frequency DC-DC converters based on GaN transistors. Flexible magnetic materials marketed in the form of sheets have magnetic characteristics suitable for high frequency applications. Also, they can be cut into different geometric shapes. As part of this thesis, we have proposed a design method for PCB inductors based on flexible materials for high frequency converters. It is based on an algorithm for optimizing the volume of the inductor taking into account the thermal issues of the magnetic material and the parasitic capacitances which appear at high frequencies. The designed inductor is then characterized in order to validate the proposed design tool. The last step is to integrate the obtained inductor in a synchronous Boost converter based on GaN transistors of 1MHz operating frequency to evaluate its electrical and thermal performances. In order to take into account finely the thermal constraints in the design of the inductor, improvements are proposed, based on the results of experimental validation
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Andreta, Andre. "Automatic Design for Manufacturing in Power Electronics Based on Power Converter Arrays." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT059.
Full textAbstract:
Ce travail présente une méthode de conception et de fabrication automatique de convertisseurs de puissance appelée « Automatic Design for manufacturing » (ADFM). La méthode consiste en concevoir des « Power Converter Arrays » (PCA) via l’assemblage de cellules standards. La technique est inspirée de l’industrie de la microélectronique, des PEBB (Power Electronic Building Blocks) et des convertisseurs multicellulaires. La partie de puissance d’un PCA est formé par plusieurs Cellules Standards de Conversion (CSC) connectées en série ou/et en parallèle en entrée comme en sortie.Afin de prédire le comportement de tous les assemblages possibles de CSC, cette démarche s’appuie sur des modèles statistiques eux-mêmes déterminés par des caractérisations électrothermiques de convertisseurs tests. Cette thèse va établir les bases de cette modélisation en trois étapes : la définition d’un plan d’expérience ; la construction d’un banc d’essais pour réaliser des mesures automatiques, et finalement, l’étude des modèles statistiques permettant de réaliser prédictions précises.9 convertisseurs ont ainsi été réalisés et caractérisés, totalisant plus de 210 heures de tests afin de réaliser toutes les étapes allant de la caractérisation aux prédictions de l’efficacité et de la température d’un convertisseur. Finalement, afin de valider cette nouvelle méthode, deux cas pratiques ont été traités. Le premier vise à comparer les résultats estimés avec ceux réellement atteints par un PCA, le second s’attache à montrer les perspectives d’une telle approche en comparant les performances estimées de plusieurs PCAs pour un profil de mission donnéThis work presents an automatic design method for power electronic converters “Automatic Design for manufacturing” (ADFM). The method proposes to build power converter arrays (PCAs), by assembling standard-cells. The technique is highly inspired by the microelectronics industry, power electronics building blocks, and multicell converters. The power conversion stage of a PCA consists of several conversion standard cells (CSCs) connected in series and/or parallel.One of the primary basis for the proper functioning of the ADFM method is the use of models for predicting the behaviour of the possible assemblies of standard cells. This thesis establishes this base following a three-step procedure: defining a plan of experiments to choose the relevant measurements that bring the most information of the PCAs; building a test bench capable of performing automatic measurements and finally studying statistical modelling methods to perform accurate predictions.Experimental tests in nine different converters are performed, totalizing over 210 hours of tests. Predictions of efficiency and converter temperature made by the models are compared with real measurements to validate their accuracy. Finally, the models are employed for two main tasks: to assure that a given PCA in a given operating point has a safe operation; and to benchmark PCAs that perform similar power conversion
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Gabsi, Mohamed Khémis. "Contribution à l'étude de la commutation dans les machines à courant continu associées à des convertisseurs statiques de puissance." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376052918.
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Amamra, Sid-Ali. "Conversion statique continu - alternatif multiniveaux : application à la mutualisation d'énergies renouvelables par le réseau de distribution." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2013. http://www.theses.fr/2013VERS0063.
Full textAbstract:
Une nouvelle structure de convertisseur multiniveaux a été proposée dans cette thèse. La première partie consiste à l’étude et optimisation du spectre harmoniques de la tension d’un onduleur à six-niveaux à commutations précalculés. Une nouvelle méthode d’élimination sélective d’harmoniques par la stratégie de modélisation à hauteur d’impulsion MHI a été proposée. Une analyse au respect des normes est réalisée afin de démonter la conformité aux normes IEEE Std 519-1992 et CEI 61000-3-12. La deuxième partie est consacrée à la proposition d’une nouvelle topologie de convertisseur à six-niveau pour application à la traction électrique. Une nouvelle structure d’onduleur à six-niveaux a été proposée et développée, elle comporte douze interrupteurs. Un prototype de la structure a été réalisé à base d’MOSFET Semikron 200V 120 A, et commander par une carte dSPACE 1103. Une validation par la simulation et par l’expérimentation a été réaliséeA new multilevel converter topology has been proposed in this thesis. The first part deals with harmonics spectrum optimization for a six-level three-phase inverter controlled through pre calculated switching angle. A new selective harmonic elimination method using pulse height modulation PHM strategy has been proposed. Compliance analysis is proposed to demonstrate the conformity to IEEE Std 519-1992 and IEC 61000-3-12 norms. In the second part is devoted to the proposal of a novel six-level converter topology for electrical traction application. A new six-level inverter structure has been proposed and developed, it has twelve power switches. A prototype of the structure was carried out in laboratory-based Semikron 200V MOSFET 120A valves, and controlled through a dSPACE 1103 card. Simulation and experimental validation was achieved through several tests
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Lafitte, Fabien. "Étude d'un convertisseur alternatif-continu de 12 kW à faible pollution du réseau : utilisation de la multirésonance, correcteur de facteur de puissance." Le Havre, 1996. http://www.theses.fr/1996LEHA0008.
Full textAbstract:
La présente thèse porte sur l'étude d'une alimentation destinée a des équipements de télécommunication. Elle propose une nouvelle topologie associant en cascade deux convertisseurs statiques. Le niveau de puissance visée est 12 kW. Les nouvelles normes visant la diminution des perturbations induites dans les réseaux doivent être prises en compte dès la conception des nouveaux appareils. La structure d'entrée du convertisseur est un convertisseur triphasé à absorption de courants sinusoïdaux. Elle réalise une correction de facteur de puissance (c. F. P. ) En utilisant un principe très efficace de filtrage actif à découpage entre phase (f. A. D. E. P. ). Le contrôle du courant de ligne absorbe est obtenu par la mise en œuvre de trois interrupteurs bidirectionnels en courant et en tension places entre phases et associés é des inductances additionnelles. Les nombreuses stratégies de contrôle possibles d'un tel convertisseur ont été étudiées. Des critères de comparaison reposant principalement sur une analyse du courant de compensation ont été établis et ont permis de retenir la stratégie la plus efficace. Les avantages de cette solution de filtre actif sont liés à la simplicité de la structure en comparaison avec des solutions plus fréquemment rencontrées. Cette section induit un niveau de tension préréglée au point de couplage avec le second étage. Ceci est favorable à la diminution des pertes par conduction pour le convertisseur associe. Le deuxième convertisseur associe est constitué d'un onduleur multi résonant. Il assure premièrement, l'abaissement nécessaire de la tension de même qu'une isolation galvanique. Deuxièmement, la technique de résonance y est employée dans le double but de réduire les pertes par commutation et les effets perturbateurs d'une commutation dure à forts dv/dt ou di/dt. Une approche très probante de la conception du circuit multi résonant a permis de développer un algorithme de dimensionnement. La structure complexe de type cc prend en compte l'effet de l'inductance de fuite parasite du transformateur. Les critères de la puissance utile, de la gamme de fréquence et de la surtension aux bornes des condensateurs sont utilisés pour calculer les composants nécessaires. Les caractéristiques de sortie sont obtenues dans les conditions de court-circuit, de fonctionnement à vide et a puissance nominale. Le principe de fonctionnement en commutation au zéro de tension (cz) est garanti sur toute la plage de réglage de la puissance. Aussi bien la simulation numérique que les résultats expérimentaux observent avec un prototype de 1 kW ont démontré la faisabilité d'une telle structure. Le fonctionnement du dispositif entier a été simule dans le domaine de fréquence 20 kHz - 50 kHz pour une puissance de 12 kW
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Ajram, Sami. "Nouvelles applications des composants à l'arséniure de gallium dans le domaine de la conversion continu - continu de puissance à ultra-haute fréquence de découpage et haut rendement." Lille 1, 1998. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1998/50376-1998-21.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur la conception et la realisation de convertisseurs continu-continu a ultra-haute frequence de decoupage et haut rendement a base de composants a l'arseniure de gallium. Une synthese comparative des performances en regime de commutation des differentes familles de composants de puissance a ete presentee. Elle met en evidence les avantages intrinseques des composants a base de gaas, en particulier le mesfet, le hbt et le hemt, par rapport aux composants conventionnels de type mosfet a base de silicium. Cette etude a ete poursuivie par des simulations dans le domaine temporel (avec pspice) d'un convertisseur elevateur de tension (convertisseur boost), montrant que l'utilisation de transistors mesfet et de diodes de puissance a barriere schottky sur gaas devrait permettre d'augmenter la frequence de decoupage d'un facteur 10 pour atteindre une valeur minimum de 100mhz. Un premier convertisseur dc/dc de type boost 5v/10v, realise en technologie hybride, utilisant exclusivement des composants gaas ainsi qu'une self de stockage plaquee a permis de montrer la possibilite d'un fonctionnement a 100mhz avec un rendement superieur a 54% pour une puissance de sortie de 1 watt. L'optimisation a la fois des composants actifs, des composants passifs de stockage et de filtrage ainsi que de la connectique associee au circuit a permis d'obtenir sur d'autres demonstrateurs des resultats constituant l'etat de l'art actuel dans la matiere : un rendement en puissance de 70% pour une frequence de decoupage de 100mhz et une puissance de sortie de 3w. De plus, ce rendement reste superieur a 60% jusqu'a une frequence superieure a 250mhz. Enfin, l'integrabilite du convertisseur de puissance avec des technologies conventionnelles sur gaas a ete etudiee, et des solutions nouvelles avec la filiere higfet (heterostructure insulated gate fet) ont ete proposees concernant l'integration de convertisseurs continu-continu a faible puissance.