Introduction de la température dans un modèle comportemental pour ferrites doux

= Behaviour model for soft ferrites taking into account the temperature

• Auteur / Autrice : Lakhdar Zegadi
• Direction : Jean-Jacques Rousseau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Electrique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEGELY - Centre de génie électrique de Lyon (Rhône ; 1992-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Foucault, Courants de

Hystérésis

Ferrites (matériaux magnétiques)

Résumé

Ce travail s'inscrit dans un projet de modélisation des composants magnétiques haute fréquence utilisés en électronique de puissance. L'objectif de notre travail concerne la prise en compte de la température dans un modèle comportemental développé au CEGELY. Ce modèle tient compte des phénomènes statiques (hystérésis - saturation) et des phénomènes dynamiques (essentiellement les courants de Foucault). Nous avons tout d'abord étudié l'effet de la température sur les caractéristiques des ferrites doux MnZn (induction à saturation, induction rémanente, champ coercitif et pertes) puis nous avons établi les lois d'évolution de certaines grandeurs en fonction de la température. Nous avons par la suite introduit la température dans le modèle comportemental de pertes fer élaboré au CEGELY. Le modèle à température fixe est établi à la température pour laquelle les pertes sont minimales (autour de 80°C qui correspond à la température de travail des transformateurs). Nous gardons les paramètres identifiés indépendants de la température. Pour calculer les cycles à une température quelconque, nous introduisons deux corrections. Ces lois de correction dépendent uniquement de la température. Elles sont identifiées à partir de l'évolution de l'induction à saturation et de l'induction rémanente en fonction de la température. Le modèle complet nécessite peu de données qui sont facilement accessibles par la mesure ou peuvent être obtenues à partir des données des constructeurs. Il permet de calculer pertes, les caractéristiques B(H) et l'évolution temporelle des grandeurs électriques et magnétiques (le flux et sa dérivée, pour des excitations quelconques. La précision obtenue est meilleure que 20% dans la gamme de température comprise entre 40°C et 140°C et dans un domaine couvrant largement le domaine d'utilisation classique des matériaux. Le temps de simulation ne dépasse pas quelques secondes sur un calculateur personnel. La validation du modèle a porté sur quatre matériaux représentatifs des ferrites douces utilisées en électronique de puissance.

[This work concerns the modeling of high frequency magnetic material and magnetic components used in power electronics. We aim to introduce temperature in a behavior model elaborated in CEGELY. This model especially suitable for soft ferrites take into account the static (hysteresis) and dynamically (eddy currents) phenomena. We have firstly studied the temperature effect on some magnetic characteristics of soft ferrites (saturation flux density, remnant induction, coercive and losses) then we have established empirical laws to identify the temperature dependence of these characteristics. We have introduce these laws in a behavior model. The model at fixed temperature is establish at the temperature of minimum loss (near 80°C because the transformer core is usually operated at these temperature). The parameters of the model are calculated at this temperature and taken independent of temperature. To describe temperature dependence of magnetic and electrical characteristics, we introduce two law on the static model. The complete model requires few material data for entire simulation. It gives bath iron lasses and waveforms in a wide range of temperature (40°C – 140°C), in the classical operating conditions of soft ferrite in power electronics. The computing time is less than ten seconds in a PC. ]