Academic literature on the topic 'Electronique de commutation'

Pour satisfaire les futures normes de protection de l'environnement, le secteur automobile doit assurer le recyclage des materiaux constituant un vehicule. Or, la presence toujours croissante de petits moteurs electriques a bobinage en cuivre penalise la reutilisation de l'acier recycle dans sa filiere d'origine par suite d'un pourcentage de cuivre superieur aux normes industrielles. Le travail de these propose la conception d'un motoreducteur a commutation electronique de faible puissance pour l'application leve-vitre utilisant des materiaux de type recyclable tels que le conducteur en aluminium. Le choix d'un moteur sans balai facilite la fiabilisation de la liaison complexe entre le fil aluminium et le connecteur en cuivre. La conception de cette motorisation passe par l'etude prealable des differentes structures envisageables pour le moteur, le reducteur et l'electronique. Deux configurations geometriques, l'une allongee et l'autre plate, ont ete etudiees et comparees afin de satisfaire l'encombrement contraignant de l'application. La solution allongee associant un moteur a section dissymetrique, un reducteur a vis tangente et un convertisseur triphase unidirectionnel en courant a presente le meilleur compromis. Pour minimiser les perturbations electromagnetiques, une technique de commutation par superposition des courants de phase est implementee utilisant un controle lineaire du courant traversant chaque interrupteur. Le bruit magnetique audible est egalement reduit par la definition d'une section optimale minimisant le couple de detente dans l'entrefer. Finalement, la recyclabilite du motoreducteur choisi etant assuree par l'utilisation d'un conducteur en aluminium, une methode experimentale est adoptee pour la definition d'une soudure electromecanique fiable sur un connecteur en cuivre.

Les travaux presentes dans cette these sont consacres a l'etude de l'assistance electronique a la commutation dans les machines a courant continu fonctionnant sans poles auxiliaires. Ces derniers ont pour fonction habituelle d'assurer la commutation des sections a leur passage sur la ligne neutre. Il s'agit, rappelons le, d'inverser le courant dans la section lorsqu'elle passe devant les balais. Les poles auxiliaires sont en general encombrants et augmentent sensiblement le poids de la machine. Dans ce travail ils sont supprimes et la commutation est realisee a l'exterieur de la machine grace a un dispositif electronique. Deux machines ont ete assistees avec succes a l'aide de deux systemes differents pilotes par ordinateur. Les resultats obtenus confirment les possibilites de la commutation assistee par electronique

Un modele non lineaire du transistor v. Dmos de puissance a canal court dont les elements ne dependent que des donnees physiques et technologiques du composant est presente. Par analyse des regions actives de la structure du composant en vue de l'etude des regimes de commutation, ce modele est simplifie jusqu'a une topologie compatible avec le simulateur spice. Les procedures d'acquisition de ses parametres sont precisees ainsi que les tests de validation. Une bibliotheque informatique d'interrupteurs de puissance mos, destinee a la conception des circuits de puissance est cree par caracterisation des transistors (canal n et p) couvrant les gammes de tension 50v-1000v et de courant 2a-50a. Un modele unifie du v. Dmos est ensuite propose, qui necessite pour une technologie donnee deux parametres: calibre en tension et surface de puce du silicium. Un programme etabli, base sur l'environnement hypercard (macintosh) et couple avec spice permet d'etablir les modeles de produits catalogue et creer un modele pour de nouveaux composants. Cette modelisation est completee par la prise en compte de la temperature de cristal ainsi que diverses configurations de test. Un macromodele destine a rendre compte du comportement electrique sous contraintes radiatives des v. Dmos est aussi etabli et valide par comparaison entre les resultats experimentaux et la simulation. L'elaboration d'un montage de bras de pont a base de transistors mos, et sa simulation par spice permet enfin de mettre en evidence la validite du modele dans ce type d'application en prenant en compte des problemes lies a l'existence des elements parasites dans les circuits de l'electronique de puissance

On a réalisé la démonstration d'une commutation spatiale de données d'une entrée vers 64 sorties par voie tout optique. Les composants originaux utilises sont une matrice de modulateurs a puits quantiques multiples en technologie gaalas a 64 éléments et une structure bistable optique de même technologie. Le principal résultat est le fonctionnement complet du démonstrateur voie par voie a la fréquence d'horloge de 20mhz (taux d'erreur inférieur a 1%). Les limitations viennent de la stabilité du laser et des non uniformités lors de la croissance epitaxiale des composants.

Dans les circuits de puissance concus actuellement, les effets electrothermiques ne peuvent plus etre ignores. Une methodologie est proposee en vue de la simulation comportementale des circuits de puissance soumis aux interactions electrothermiques. L'objectif est de creer un logiciel qui optimise le temps de calcul tout en tenant compte des constantes de temps electrique et thermique qui sont generalement tres differentes. Un programme superviseur ecrit en fortran, gere au moyen d'appels systeme, un dialogue interactif entre un simulateur thermique rapide et un simulateur electrique general. Ce processus de couplage explicite entre deux simulateurs specifiques, necessite un environnement de travail multitache. Le logiciel developpe, permet de prevoir la derive de la puissance dissipee dans la zone active des composants, ainsi que les effets du couplage thermique entre composants voisins. La methode de simulation a ete appliquee de facon originale a l'etude des circuits de commutation soumis a des commandes variables. Une phase de validation montre d'une part la coherence de la methode utilisee et d'autre part, une bonne comparaison entre resultats simules et experimentaux. Pour les circuits de commutation, les temps de simulation impliques sont considerablement reduits par rapport a la methode implicite de simulation, qui consiste a resoudre l'ensemble des equations electriques et thermiques dans le simulateur electrique seul.

Dans le contexte de la prédétermination des pertes, par commutation et des perforrnances CEM (Comptabilité ElectroMagnétique) des convertisseurs statiques d'Electronique de Puissance lors de la phase de conception technologique, cette thèse est consacrée à l'élaboration d'un modèle précis de la cellule de commutation MOSFET-Diode pin. Dans cette étude trois aspects ayant d'importantes influences sur les formes d'ondes temporelles des commutations aussi bien de la partie puissance que celle de commande sont traitées : i) Les interconnexions et des éléments parasites liées à l'implantation géométrique et au choix de la technologie de réalisation des convertisseurs statiques. Ii) La dynamique des charges dans la base large des composants bipolaires semiconducteurs (ici la diode pin) qui est de nature distribuée. Iii) Les capacités non-linéaires parasites de MOSFET et en particulier la capacité d'entrée et Miller intervenant lors de commutation. Le modèle de cellule de commutation est validé en comparant les simulations effectuées avec les mesures sur le prototype réalisé à cette fin. Il a été montré que le domaine de validité du modèle est beaucoup plus large par rapport aux modèles existants : le modèle est relativement robuste devant les changements des conditions de circuit environnant des composants semiconducteurs et les variations du point de fonctionnement. Des applications réelles présentées au dernier chapitre ont pour but de montrer d'une part l'importance de l'environnement parasite des semiconducteurs dans la modélisation, fine des convertisseurs statiques et d'autre part la possibilité de rendre compatible le modèle aux cas plus complexes (plusieurs interrupteurs en parallèle)<br>In the context of the predetermination of switching losses and EMC (ElectroMagnetic. Compatibllity) performances of static converters during their technological design in Power Electronics, this thesis deals with accurate modelling of the switching cell MOSFET-PIN Diode. In this study three aspects having significant influences on the wave forms of commutations as weIl of the power part as that of command are treated : i) the interconnections and the parasitic elements related to the geometrical implementation and the choice ofthe technology ofrealisation of static inverter. Ii) the dynamics of charges in the central zone of bipolar semiconductors devices (here a pin diode) which is of distributed nature. Iii) the non-linear stray capacitances of MOSFET particularly the input and Miller capacitance being dominant during commutation. The model of switching cell is validated by comparing the simulations and measurements on the prototype built for this purpose. It was shown that the domain of validity of the model is much broader compared to the existing models : the model is relatively robust against the changes of the conditions of the circuit surrounding the semiconductor components and the variations of operating point. The purpose of applications presented in the last chapter is to show at first the importance of the parasitic environment of the semiconductors in precise modelling of static converters and then the possibility of making compatible the switching cell model to the more complex cases (several switches in parallel). Related prototypes are realised for each application and measurement results are discussed

Cette thèse s'intéresse à la commande et l'observation d'une classe de systèmes linéaires à commutations (SLC). La classe considérée regroupe les systèmes pouvant être représentés par un modèle Hamiltonien à ports. Récemment, plusieurs travaux ont utilisé la théorie des systèmes dynamiques hybrides pour traiter les problèmes de stabilité, de commandabilité et d'observabilité des systèmes linéaires à commutations. Cependant, certains verrous scientifiques demeurent et nécessitent d'être levés tels que la synthèse d'observateurs pour des SLC présentant des modes de fonctionnement inobservables ou la commande hybride de systèmes possédant un nombre réduit d'entrées de commutations et un nombre élevé de variables d'état à contrôler. Dans ce travail, nous nous intéressons à la synthèse d'observateurs s'appuyant sur la modélisation moyenne et la modélisation hybride de SLC ayant une topologie Hamiltonienne à ports particulière. Ce formalisme possède les outils nécessaires pour établir des preuves de stabilité des erreurs d'observation. Dans un premier temps, nous proposons un observateur non linéaire reposant sur le modèle moyen de la classe des SLC considérée. Ensuite, nous traitons le problème de synthèse d'un observateur hybride où nous proposons un observateur commuté prenant en compte les modes de fonctionnement inobservables. Le problème de la commande des SLC est abordé par la suite. Au départ, la théorie de Lyapunov est utilisée pour proposer deux lois de commandes : La première est synthétisée à partir du modèle moyen et la deuxième exploite le modèle hybride. Une commande optimale hybride est élaborée en utilisant le principe du maximum de Pontryagin et une approche utilisant la recherche d'arcs singuliers. Finalement, une commande prédictive hybride est établie à partir d'un modèle discrétisé du système. Des résultats de simulation et une mise en œuvre expérimentale sur un convertisseur DC-DC SEPIC sont donnés pour montrer l'efficacité des méthodes proposées. L'étude d'un tel circuit est motivée par sa topologie particulière qui contient à la fois un mode de fonctionnement observable et un mode de fonctionnement inobservable. En outre, il possède une seule entrée de commutations et quatre variables d'état ce qui lui vaut la réputation être difficile à commander.

Le mémoire est consacré à l'étude de l'ouverture des thyristors G. T. O. (gate-turn-off) symétriques. On prèsente d'abord un modèle numérique de l'ouverture des thyristors g. T. O. Qui rend compte de l'influence des paramètres de structure du composant ainsi que des interactions entre le composant et son environnement électrique. On utilise ensuite ce modèle pour analyser le mécanisme d'ouverture g. T. O. Et on évalue les performances de l'ouverture (pertes d'énergie dans le composant et temps de saturation). Enfin, on étudie l'influence des paramètres structuraux du composant (profil de diffusion et durée de vie des porteurs) toujours a l'aide du modèle, sur les performances d'ouverture