Contribution à l’intégration moyenne puissance de composants magnétiques pour l’électronique de puissance

• Auteur / Autrice : Aiman Kerim
• Direction : Jean-Paul Ferrieux, James Roudet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Grenoble 1
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Cogitore, Gérard Meunier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Costa, Gérard Rojat

Résumé

L'intégration magnétique d'un transformateur avec une inductance sur un seul noyau magnétique, baptisée LT, se présente comme une solution prometteuse pour augmenter la densité de puissance. Une formule générale de dimensionnement a été établie pour un composant intégré. En respectant quelques hypothèses, les pertes cuivre peuvent être estimées en appliquant la méthode de Dowell ou celle de Ferreira. Ainsi, la méthode d'homogénéisation pour un fil de Litz a été validée expérimentalement et numériquement à fin de calculer les pertes par effet de proximité dans un prototype intégré. Finalement, le transfert de la chaleur d'une forme cubique par la convection naturelle et le rayonnement a été analysé numériquement et analytiquement à fin de construire un modèle thermique pour les composants magnétiques.

Integrated magnetic LT is a promising solution to increase the power density. In this thesis, we produced a general design formula based on a detailed magnetic analysis of a popular integrated component. This formula shows a superposition concept between the two integrated parts: Transformer & inductor. Respecting to some conditions, windings losses can be estimated using conventional formulas like Dowell’s or Ferreira’s method. The homogenization method is applied to estimate proximity losses in Litz wires used in an integrated magnetic prototype, this method is numerically and experimentally verified. Natural convection and radiation are also analytically and numerically analyzed for vertical and horizontal faces of a cube in order to build a heat transfer model for magnetic components.