Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article est consacré à la mesure des pertes de chaleur par voie indirecte. Cette dernière impose l’instrumentation par des capteurs, sondes de tension ou de courant, qui viennent invariablement perturber les signaux, engendrant des distorsions qu’il faut corriger. Ces sondes modifient également la géométrie, donc le fonctionnement du circuit. Les interactions sonde/oscilloscope, puis sonde/circuit sont analysées. Sont exposés ensuite les modèles directs de câbles appliqués à une sonde, mais aussi les modèles inverses, plus performants, puisqu’ils savent prendre en compte les déformations introduites par les sondes.
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Auteur(s)
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Kaiçar AMMOUS : Maître assistant et attaché au Laboratoire Power Electronic Group PEG en Tunisie
INTRODUCTION
La mesure des pertes de chaleur est possible par voie directe ou indirecte. Pour la voie directe, ce sont des techniques de calorimétrie qui sont exploitées, alors que pour la voie indirecte, ce sont des mesures de courants et de tensions. La mesure directe des pertes est précise, mais délicate à mettre en œuvre. Elle ne peut être réservée qu’à une validation des mesures par voie indirecte, par exemple. La voie indirecte suppose que la maquette soit instrumentée par des capteurs, ce qui contrarie son optimisation. Ces capteurs, les sondes de tension et de courant, distordent les signaux et des modèles précis de ces sondes sont nécessaires pour corriger les distorsions. L’insertion des sondes modifie également la géométrie du circuit et donc son fonctionnement. Nous développons dans ce dossier les modèles directs et surtout les modèles inverses des sondes qui permettent l’estimation précise des pertes en tenant compte des déformations introduites par les sondes.
La mesure indirecte avec une bonne précision de la puissance ou de l’énergie consommée dans une phase de commutation ou de conduction d’un interrupteur de puissance est un objectif commun à de nombreux expérimentateurs en électronique de puissance. Nous étudierons les problèmes soulevés par l’estimation de la puissance (ou de l’énergie) consommée par un composant lors de la commutation et lors de la conduction. Nous verrons quels sont les problèmes soulevés par la mesure du courant, par la mesure de la tension et nous examinerons les précautions supplémentaires à prendre pour assurer le synchronisme des mesures.
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Mesure répétitive
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5. Conclusion
La simulation du comportement d’un interrupteur dans son environnement est un objectif difficile à atteindre. En effet, la précision des résultats obtenus dépend non seulement du modèle du composant étudié, mais aussi de la modélisation de l’ensemble des éléments qui entoure ce composant, des sondes qui effectuent les mesures. Nous avons développé un modèle de la sonde de tension qui inclue la modélisation du câble. Ce modèle a été validé sur le plan fréquentiel à l’aide d’une impédance-mètre. Nous avons donc ensuite utilisé la simulation pour analyser dans des conditions assez réalistes, l’écart qui existe entre les signaux réels et les signaux mesurés à travers les sondes.
En particulier nous avons montré que pour des di /dt importants l’erreur sur la mesure de la puissance en commutation peut être très grande.
Nous avons décrit dans le développement du modèle inverse qui, à partir des mesures, permet de remonter aux signaux originaux. Cela est important dans l’estimation des pertes en commutation des composants rapides.
En corrigeant l’effet des sondes, nous nous rapprochons du boîtier dans lequel est le composant. Il est alors entendu qu’en simulation, ce sont des composants encapsulés qui sont manipulés. Pour se rapprocher des puces de silicium, il faudrait corriger l’effet des impédances du boîtier, et tenir compte des modèles correspondants en simulation.
Nous concluons donc de cette étude qu’il est indispensable de modéliser les sondes de tension et de courant pour comparer la simulation et l’expérience, surtout si l’on souhaite estimer et comparer la valeur de la puissance dissipée dans le composant, dans des phases de commutation rapide.
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