Modélisation multi-physique d'un système électrique de puissance embarqué pour la simulation, le prototypagenumérique et la commande

Autor: Frifita, Khaled
Přispěvatelé: Laboratoire d'Informatique et Systèmes (LIS), Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AMU - Aix Marseille Université, M'Sirdi NK, M. Boussak, A. Naamane
Jazyk: francouzština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Automatique / Robotique. AMU-Aix Marseille Université, 2019. Français
Automatique / Robotique. AMU-Aix Marseille Université, 2019. Français. ⟨NNT : ⟩
Popis: The quality of the electrical energy supplied in aeronautical systems depends on the complexityof the electrical system used. The two quantities (voltage, current) generally suer from a lot ofdisturbances due to the impedance of the electric grid and circulation of the perturbations non-linearloads variation. In the on-board grid of an helicopter, the proliferation of electrical disturbances can leadto malfunctions, degradations and overheating of the devices. The Power Factor Correction (PFC) is designedto avoid unwanted eects, harmonics and disturbances. This type of system, consisting of an AC/ DC converter connected to another DC / DC converter, uses high frequency components and switches.The choice of Silicon Carbide MOSFETs (SiC MOSFETs) ensures a good quality of energy and reducesthe power-to-weight ratio for embedded systems. The contribution of this work is the multiphysical modelingof power SiC MOSFET component which is proposed to simulate and design a global control fordierent electrical power converters. We propose a more precise electro-thermal nonlinear model for SiCMOSFETs. This model takes into account electrothermal couplings and will make controls more robust.It has been validated by the comparing simulation to the characteristics of the datasheet. To implementand validate the proposed models and perform the prototyping of AC-DC and DC-DC converters, weused Psim, PSpice and Saber softwares. This work was carried out in an FUI project for the design ofreliable embedded power sources in helicopters system.; du système électrique qui la délivre. Les deux grandeurs (tension, courant) subissent gé-néralement beaucoup de perturbations liées à l'impédance des réseaux et à la circulation de courantsperturbateurs, déséquilibrés et réactifs liés à la variation de charge non linéaire. Dans le réseau de bordd'un hélicoptère, la prolifération des perturbations électriques peut entraîner des dysfonctionnements,des dégradations et des échauements des récepteurs. La correction active du facteur de puissance ouPower Factor Correction (PFC) a pour but d'éviter les eets indésirables, les harmoniques et perturbationdes signaux. Ce type de système, constitué par un convertisseur AC/DC lié à un autre DC/DC,utilise des composants et commutations à hautes fréquences en particulier les MOSFET au Carbure deSilicium (MOSFET SiC). Ce choix permet de garantir une bonne qualité de l'énergie et la réduction durapport puissance/poids pour les systèmes embarqués. La contribution de la thèse se situe au niveau dela modélisation multi-physique, de la simulation et la synthèse des lois de commande pour les structuresde puissance utilisées. Ainsi, la modélisation non linéaire plus précise, devrait conduire à l'exploitationde lois de commande robustes et une bonne maîtrise du comportement thermique. Cette thèse a donnélieu à la proposition d'un modèle non linéaire électrothermique plus précis pour des MOSFET SiC. Cemodèle prend en compte les couplages électrothermiques et rend les premières commandes appliquées(PI et PBC) plus robustes. D'autre part, ce modèle a été validé par la reproduction des caractéristiquescomparées aux datasheet. Pour implémenter et valider le modèle proposé et eectuer le prototypage deconvertisseurs AC-DC et DC-DC, nous avons utilisé les simulateurs Psim, PSpice et Saber. Pour ces deuxderniers simulateurs, nous avons amélioré les modèles des composants proposés que nous avons ajoutésà leurs bibliothèques. L'étude est réalisée dans le cadre d'un projet FUI pour la conception de sourcesd'énergie ables et stables qui seront embarquées dans les hélicoptères.
Databáze: OpenAIRE
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