Optimisation des paramètres d'un modèle de transport de charge pour la caractérisation électrique des matériaux diélectriques
| Autor: | Hallak Hammoud, Khaled |
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| Přispěvatelé: | STAR, ABES |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2022 |
| Předmět: |
Optimization
Modèle de transport de charge bipolaire Des paramètres Impulsion électro-acoustique Charge d'espace Langevin's recombination Space charge Recombinaison de Langevin Parameters Dielectric material Bipolar charge transport model Pulse electro-acoustic Optimisation Matériau diélectrique [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power |
| Popis: | A mathematical model based on the physics of insulating materials has been developed in our laboratory to describe the bipolar charge transport (BCT) in low-density polyethylene (LDPE) under DC stress. The phenomena of trapping and detrapping, the barrier height for injection, the mobility, and the recombination process of positive and negative charges are considered. The model is based on the Poisson equation and the law of conservation of charges. This model requires inputs that are related to the experimental conditions such as temperature, applied voltage, dielectric thickness, etc., as well as a set of parameters such as the injection barrier, mobility, trapping, and detrapping coefficients. Most of these parameters cannot be predicted, observed, or estimated by independent experiments. For this reason, an optimization algorithm is used to optimize the BCT model to fit the experimental measurements, whatever the experimental conditions, by minimizing the sum of squares of the deviations between the experimental data and the model data. The experimental data used are the net charge density measured by the pulsed electro-acoustic method (PEA) as well as the external charge current measurements. After testing five optimization algorithms we selected the following algorithm Trust Region Reflective which best meets our criteria. This algorithm has allowed us to find a set of parameters allowing a good correlation between the simulated current and charge densities with those obtained experimentally. This optimization was performed by considering different electric fields applied to the material in order to have a unique set of parameters that best characterizes the studied material. In addition, the optimization algorithm allowed to analyze the injection barrier when the interfaces are of different natures. Un modèle mathématique basé sur la physique des matériaux isolants a été développé dans notre laboratoire pour décrire le transport de charge bipolaire (BCT) dans le polyéthylène basse densité (LDPE) sous contrainte de courant continu. Les phénomènes de piégeage et de dé-piégeage, la hauteur de la barrière pour l'injection, la mobilité et le processus de recombinaison des charges positives et négatives sont considérés. Le modèle est basé sur l'équation de Poisson et la loi de conservation des charges. Ce modèle nécessite des entrées qui sont reliées aux conditions expérimentales telles que la température, la tension appliquée, l'épaisseur du diélectrique, etc., ainsi qu'un l'ensemble de paramètres tels que la barrière d'injection, la mobilité, les coefficients de piégeage et de dé-piégeage. La plupart de ces paramètres ne peuvent être prédits, observés ou estimés par des expériences indépendantes. Pour cette raison, un algorithme d'optimisation est utilisé pour optimiser le modèle BCT afin qu'il s'adapte aux mesures expérimentales, quelles que soient les conditions expérimentales. Le principe de ce type d'algorithme est basé sur la minimisation d'une fonction coût qui rend compte des écarts entre les données issues de l'expérience et celles issues du modèle. Les données expérimentales utilisées sont la densité de charge nette mesurée par la méthode électro-acoustique pulsée (PEA) ainsi que les mesures du courant de charge externe. Après avoir testé cinq algorithmes d'optimisation nous avons sélectionné l'algorithme Trust Region Reflective qui répond au mieux à nos critères. Cet algorithme a permis de trouver un ensemble de paramètres permettant une bonne corrélation entre les densités de courant et de charge simulées et celles obtenues expérimentalement. Cette optimisation a été réalisée en considérant différent champs électriques appliqués au matériau afin d'avoir un jeu de paramètre qui caractérise au mieux le matériau d'étude. En outre, l'algorithme d'optimisation a permis d'analyser la barrière d'injection lorsque les interfaces sont de natures différentes. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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