Modélisation dynamique de composants passifs magnétiques prenant en compte le phénomène d’hystérésis

= Dynarnical modelling of passive magnetic components including the hysteresis phenomenon

• Auteur / Autrice : Bruno Lefebvre
• Direction : Jean-Pierre Masson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance en 1992
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LCPA - Laboratoire de composants de puissance et applications (Lyon, INSA1987-1991)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cartes à mémoire

Courants critiques

Hystérésis, Cycle d'

Résumé

L'ensemble de cette étude présente l'établissement d'un modèle de simulation de composants passifs magnétiques. Les éléments concernés sont les structures à faibles fuites magnétiques à l'intérieur desquelles peut être définie une variable flux unique ; nous montrons les différentes étapes qui ont permis d'aboutir, à partir d'une technique de simulation comportementale développée au laboratoire, à la prise en compte de la saturation, des courants de Foucault et de l'hystérésis, lors de fonctionnement en ondes quelconques. Le principe est de reconstituer la variable flux magnétique au moyen d'une ou plusieurs équations d'état faisant intervenir un coefficient de comportement dynamique et la caractéristique statique du circuit Cette dernière doit rendre compte du processus d'hystérésis lorsque l'ordre de grandeur du phénomène ne peut être négligé vis-à-vis du comportement dynamique. Le modèle nécessite la connaissance, au départ, de la courbe d'aimantation et du cycle à saturation statique. , ainsi que d'une courbe dynamique. Nous avons développé un appareillage de mesures échantillonnées dédié à la caractérisation des circuits magnétiques en vue d'une simulation. Celui-ci nous a également permis d'évaluer les limites de validité en fréquence. Afin d'élargir le champ d'application à différents matériaux, nous avons imaginé d'inclure, de manière automatique, I'hystérésis dans la description statique. La faisabilité de la méthode a été montrée sur la simulation d'exemples pratiques tels que : inductance, transformateur de tension, transformateur de courant dans un disjoncteur différentiel, établissement d'un modèle de pertes fer ; le problème du couplage avec des circuits de charge non linéaires a également été abordé. L'efficacité de notre technique de représentation réside dans la précision et la rapidité des deux étapes successives : identification - simulation. La réalisation est maintenant possible au moyen d'un outil complet qui existe au laboratoire et dont nous avons pu démontrer la fonctionnalité sur de nombreux cas d'application industrielle.

This work presents a simulation method of passive magnetic components. The magnetic circuits that are concerned are the low leakages ones in which a unique variable flux can be defined. We show the progressive way that led us to take into account the saturation, the eddy-current and the hysteresis with no mind of the exciting waveforms. The principle consists of calculating the magnetic flux variable with a state equation including a dynamical behaviour parameter and the static characteristic of the circuit. Every time the hysteresis phenomenon is as important as the dynamical behaviour, it must be involved in the static characteristic. The mode! needs the knowledge of the static first magnetizing curve, a static saturation cycle and a dynamical curve. We have realized a sampling measuring device with the specific purpose of characterizing the magnetic circuits for the -simulation. We also used this apparatus as a mean for estimating the frequency validity limits. In order to extend the application to a large number of materials, we have included the hysteresis phenomenon into the static behaviour. The good working of the method has been shown in simulating devices as : an inductor, a voltage transformer, - current transformer used in a differential circuit breaker. An approach of the coupling with a non-linear load has been given and a global simulation method of achieving the iron lasses has been tested successfully. The main efficiency of our representative technique consists of the accuracy and the rapidity of both of the successive steps : identification and simulation. The achievement is now possible using a whole deviee that does exist in the laboratory and that has been tested on many industrial examples.