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Vers une modélisation électromagnétique exhaustive et rapide du transformateur planaire par le principe de moindre action. Application à la conception d'un convertisseur isolé modulaire répondant aux contraintes aéronautiques

Authors
  • Pniak, Lucas
Publication Date
Jan 13, 2023
Source
HAL
Keywords
Language
French
License
Unknown
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Abstract

L'électrification des aéronefs définit les nouvelles exigences imposées à l'électronique de puissance moderne. Augmenter la densité de puissance, le rendement, et la fiabilité des convertisseurs, tout en faisant face à des contraintes spécifiques, faibles pressions, haute température, normes, est une priorité pour l'industrie aéronautiques. Le développement de nouvelles technologies de semi-conducteurs à grand gap (SiC et GaN) répond à ces besoins d'intégration et permet d'envisager l'augmentation des fréquences de découpage des convertisseurs de la centaine de kilohertz au mégahertz. Cette évolution a des conséquences sur les composants magnétiques qui subissent d'autant plus les effets de peau et de proximité dans leurs enroulements, les couplages capacitifs parasites entre spires et les courants de Foucault dans leur noyaux magnétiques. Ce manuscrit explore la modélisation électromagnétique analytique des transformateurs planaires, technologie bénéficiant de nombreux avantages : bonnes caractéristiques thermiques, haute densité de puissance, facilité, reproductibilité et faible coût de fabrication et éléments parasites prédictibles. L'objectif de ces travaux est de fournir au concepteur un outil et une méthode lui permettant d'estimer rapidement l'ensemble des paramètres électriques macroscopiques nécessaire au dimensionnement d'un tel composant, résistance AC, inductance de fuite, fréquences de résonance dues aux couplages capacitifs parasites et impédance en mode commun, et cela uniquement à partir de ses dimensions géométriques et des propriétés des matériaux. L'approche lagrangienne employée offre un formalisme mathématique puissant dont la complexité est à la hauteur de la difficulté du problème traité.

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