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Amélioration du dimensionnement des composants magnétiques
4
1 I
NTRODUCTION
L’électronique de puissance a fait son apparition dans les années 1950. Elle permet de
transformer l’énergie à l’aide de convertisseurs dit « statiques ». Elle a permis de remplacer les
convertisseurs électromécaniques. Elle connait une forte évolution ces dernières années compte
tenu du virage énergétique entrepris par la société. En effet, nous nous dirigeons vers de la
production d’énergie propre tel que le photovoltaïque ou l’éolien. Nos transports tendent
également vers l’électrique, notamment l’automobile. Ces nouveaux modes de production et de
consommation nécessitent des conversions afin de pouvoir utiliser l’énergie stockée ou produite
sous différentes formes. Le développement des convertisseurs statiques utilisés pour remplir ces
différentes conversions devient toujours plus pointilleux afin d’améliorer les rendements et
l’efficacité.
Ces convertisseurs utilisent passablement d’éléments magnétiques pour leur
fonctionnement tels que des inductances et des transformateurs. Il s’agit de composants
difficiles à caractériser et à modéliser. Les méthodes de dimensionnement actuelles font appel
à un bon nombre d’hypothèses et d’approximations. Elles conduisent généralement à des
composants surdimensionnés et/ou aux performances non-optimales. Le présent projet aura
pour objectifs de mettre en œuvre des outils de conception plus performants se basant sur les
calculs traditionnels et l’analyse par éléments finis. Finalement, les procédures établies seront
mises en pratiques pour le dimensionnement d’éléments magnétiques intégrés dans un
convertisseur de test DC/DC. Le travail se décomposera en trois parties :
• Recherche et compression des méthodes actuelles
• Développement des méthodes avancées.
• Mise en œuvre des méthodes avancées pour le dimensionnement des composants
magnétiques d’un convertisseur de test.
Les trois parties citées sont présentées en détail dans le chapitre 2 « Planification ».
Dans la suite de ce rapport, les méthodes de dimensionnement actuelles seront présentées,
suivies du chapitre sur les méthodes de dimensionnement avancées mises au point lors de ce
travail de diplôme. Le dimensionnement du convertisseur de test et de ses composants
magnétiques y est détaillé. Les tests et mesures qui permettent d’attester les méthodes sont
discutés. La conclusion permettra de faire un bilan et d’ouvrir sur de nouvelles perspectives
pour ce projet.
2 P
LANIFICATION
Le travail se décomposera en trois parties comme mentionné dans l’introduction.
1
ère
partie
• Recherche des problèmes constatés dans le dimensionnement actuel des éléments
magnétiques (approximation, matériaux, etc…)
• Recherche d’informations sur les programmes d’analyse par éléments finis pour le
magnétisme.
• Recherche de logiciels d’aide au dimensionnement de composants magnétiques.