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Transformateurs statiques - Principes et fonctionnementArticle de référence | Réf : D3058 v1
Auteur(s) : Jean-Pierre KERADEC
Date de publication : 10 févr. 2008
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2.1 Séparation de la partie électrostatique
Les transformateurs utilisés en électronique de puissance sont souvent bobinés autour de noyaux en ferrite et, dans les conditions normales d'utilisation, ils sont exploités en deçà de la saturation. Ceci nous autorise à accorder une large place aux modèles linéaires. Cette hypothèse simplificatrice étant adoptée, il reste, pour que les prévisions soient fiables lorsque les signaux sont chargés en harmoniques, à développer des modèles précis dans une large gamme de fréquences, allant au moins jusqu'à dix fois la fréquence de travail du montage. Ceci n'est pas simple lorsque les composants comptent trois, quatre, cinq enroulements ou plus.
Lorsqu'on observe le comportement d'un transformateur en régime harmonique, on remarque que, jusqu'à des fréquences assez élevées vis-à-vis de la fréquence de travail, les effets capacitifs sont négligeables. Ceci incite à adopter, pour la représentation des effets magnétiques et électrostatiques, des circuits indépendants connectés en parallèle. Cette décomposition facilite beaucoup la recherche des circuits équivalents. Pour illustrer le cheminement correspondant, observons la variation fréquentielle de l'impédance d'une simple inductance (figure 1).
Le circuit équivalent à cette inductance réelle s'obtient en associant des éléments discrets (constantes localisées). À l'inductance Ls il faut ajouter, non seulement une résistance série rs, pour représenter la résistance de son fil, mais aussi, si le fil est bobiné sur un noyau magnétique, une résistance de pertes parallèles Rf, pour rendre compte, sommairement, des pertes dues au circuit magnétique. Enfin, lorsque la fréquence augmente, la tension qui apparaît entre spires proches est responsable d'un courant capacitif de moins en moins négligeable, lequel justifie le placement d'une capacité Cfil en parallèle sur le reste du circuit.
On obtient alors le circuit équivalent à 4 constantes de la figure 2. La figure 1 permet de comparer la courbe mesurée à celle relative au circuit proposé. La superposition observée autorise...
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CONVERSION DE L'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
(1) - KERADEC (J.P.), COGITORE (B.), LAVEUVE (E.), BENSOAM (M.) - Des schémas équivalents pour les circuits couplés multi-enroulements - . Journal de Physique III France, vol. 4, pp. 751-773, avril 1994.
(2) - CUK (S.), MIDDELBROOK (R.D.) - Advances in switched mode power conversion - . Vol. 1, pp. 205-218, TESLAco, Pasadena, USA, 1981.
(3) - LAVEUVE (E.) - Modélisation des transformateurs haute fréquence - . Thèse de l'Institut National Polytechnique de Grenoble, F, 12 sept. 1991.
(4) - ERIKSON (R.W.), MAKSIMOVIC (D.) - A multiple-winding model having directly measurable parameters - . IEEE Power Electronics Specialist Conference, Fukuoka, J, Proc., pp. 1472-1478, 1998.
(5) - ROBERT (F.) - Modélisation et simulation de transformateurs pour alimentations à découpage - . Thèse de l'Université libre de Bruxelles, B, 1999.
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1 Logiciels de simulation électronique
(Liste non exhaustive)
PSpice, version d'évaluation 9.1 Créateur : OrCAD Inc. http://www.cadence.com/products/orcad/pspice_a_d/index.aspx
Saber Créateur : Synopsys http://www.synopsys.com/products/mixedsignal/saber/saber.html
Simplorer, nouvelle version 7.0 Créateur : Ansoft Corporation http://www.ansoft.com/products/em/simplorer/
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