Commandes adaptées pour les convertisseurs statiques

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R´esum´e
L’apparition de convertisseurs multicellulaires parall`eles entrelac´es et magn´eti-
quement coupl´es a conduit ces derni`eres ann´ees `a am´eliorer les performances des
convertisseurs (en termes de densit´e de puissance, d’efficacit´e, de dynamique,. . .).
Le pendant de ces am´eliorations successives r´esulte en une n´ecessit´e d’´equilibrage
pr´ecis des courants de phase, ce qui entraˆıne une complexification de la commande
des ces convertisseurs.
Une premi`ere ´etape de d´etermination de la fonction de transfert d’une boucle
d’´equilibrage des courants nous permet de d´eterminer la nature des correcteurs
d’´equilibrage de ces courants. Cette ´etude nous permet d’appr´ehender des sys-
t`emes plus complexes avec diff´erentes topologies de couplage magn´etique entre les
bras du convertisseur parall`ele.
Suite `a une ´etude bibliographique mettant en avant le manque de pr´ecision des
techniques actuelles de mesure des courants de bras, nous proposons une technique
d’´emulation analogique pr´ecise de ces courants ne n´ecessitant qu’un seul capteur.
Deux prototypes ont ´et´e r´ealis´es et permettent de valider cette technique.
Enfin, face `a l’int´erˆet grandissant que portent les industriels pour des architec-
tures modulaires, deux innovations permettant de s’affranchir d’un circuit sp´eci-
fique de supervision sont propos´ees. Dans un premier temps, une technique mo-
dulaire d’´equilibrage des courants est propos´ee et valid´ee exp´erimentalement : elle
permet, entre autres, une mesure diff´erentielle pr´ecise des courants de bras. Ensuite,
une m´ethode de g´en´eration modulaire de porteuses triangulaires auto-align´ees est
propos´ee et valid´ee grˆace `a la r´ealisation d’une maquette de test. L’association de
ces deux techniques nous permet de proposer une architecture enti`erement modu-
laire ne n´ecessitant plus de circuit de commande superviseur.
Mots-clefs
´ Equilibrage des courants Convertisseurs parall`eles entrelac´es
Inductances coupl´ees Transformateur inter-cellules
Commande modulaire
i

Abstract
Development of interleaved power converters with coupled inductors has en-
hanced converters performances (better power density, efficiency, transient res-
ponse. . .). Such improvements lead to the necessity of a precise current-sharing in
the converter legs, and consequently to much more complex control strategy for
those converters.
First step is to determine current sharing loop transfer function in order to
choose the kind of sharing corrector and calculate its parameters. State-space re-
presentation is used to consider any coupling topology.
Because flux induced in coupled inductors must be controlled with accuracy,
a bibliography study emphasizes the lack of precision in present current-sensing
techniques. Then, a precise analogical emulation of currents in every leg, based
on only one current sensor, is proposed. Two prototypes have been developed and
validate this approach.
Finally, because of growing interest of industrial in modular architectures, two
innovations which avoid the use of central specific circuit are presented. First, a
masterless and modular current sharing technique is proposed and tested : it allows
a very precise differential current measurement and regulation. Then a modular
generation of self-aligned triangular carrier for interleaved converters is proposed
and confirmed by test. The association of both techniques leads to a full masterless
and modular approach for the control circuit of parallel converter with coupled
inductors.
Keywords
Current-sharing Interleaved converters
Coupled inductors Inter-Cells Transformers (ICT)
Modular control strategy
iii