Stratégies MLI et commandes rapprochées à l'atténuation ded perturbationd électromagnétique et du stress thermique dans les ponts complets triphasés

PWM strategies and driving control to attenuate electromagnetic disturbance and heat stress in three-phase full bridges.

• Auteur / Autrice : Daniel Martinez padron
• Direction : Nicolas Patin, Éric Monmasson
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2020
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mécanique, énergie et électricité

Mots clés

Mots clés libres

Strategies MLI

Commande de grille

Pertes

Modele thermique

Emi

Vieillissement

PWM strategies

Gate driver

Losses

Thermal model

Emi

Ageing

Résumé

Aujourd'hui , les dispositifs IGBT sont utilisés dans un large éventail d'applications dans le domaine des systèmes électroniques de puissance automobile, de traction, industriels et grand public. Ils présentent de nombreux avantages tels qu'une faible chute de tension à l'état passant, une faible puissance de commande et un circuit de commande simple grâce à la structure de grille MOS et une large zone de fonctionnement sûre. Cependant, les environnements difficiles tels que les véhicules électriques imposent une montée et une chute de température qui peuvent conduire à une défaillance des dispositifs et donc diminuer leur fiabilité. De plus, les semiconducteurs de puissance sont des source inhérentes d'interférences électromagnétiques (EMI) lors de la commutation en raison de transitoires à courant élevé (di/dt) et à haute tension (dv /dt) qui entrainent l'excitation d'éléments parasites dans le circuit de puissance. Bien que la commutation à haute fréquence soit souhaitable car elle implique certains avantages tels que le dimensionnement de composants passifs plus petits et un faible dissipation de puissance, en même temps elle augmente le di/dt et le dv/dt qui génèrent des niveaux plus élevés d'EMI conduites et rayonnées respectivement . Les perturbations EMI sont générées par la forme d'onde de tension et de courant et il est possible de façonner ces signaux en fonction de celles-ci, mais cela implique que les pertes de puissance augmentent en raison de la durée du transitoire augmente également. Par conséquent, l'objectif de cette thèse est de réduire, d'une part, l'impact de la perturbation EMI par un contrôle de grille adéquat et en même temps avec un niveau de pertes de puissance approprié et, d'autre part, de réduire la contrainte thermique. sur les onduleurs triphasés en pont complet par une technique de modulation qui permet de maintenir des pertes de puissance constantes.

Nowadays, IGBT devices are used in a wide range of application in the field of automotive, traction, industrial and consumer power electronics systems. They present many advantages as a low on-state voltage drop, low driving power and a simple drive circuit due to the MOS gate structure and a wide safe operation area. However, the hard environments such as vehicle electric applications impose a rise and fall of temperature which can lead to a failure of the devices and then decrease their reliability. Furthermore, the power semiconductors are sources of electromagnetic interference (EMI) during switching due to high current (di/dt) and high voltage (dv/dt) transients that result in exciting parasitic elements into the power circuit. Although high frequency switching is desirable because it implies some advantages such as sizing of smaller of passive components and low power dissipation, at the same time it increases the di/dt and dV/dt which generates greater levels of conducted and radiated EMI, respectively. The EMI perturbations are generated by the voltage and current waveform and it is possible to shape these signals in order to them but that implies the power losses increase due to the duration of the transient also increases. Therefore, the aim of this thesis is to reduce, on one side, the impact of the EMI perturbation by an adequate gate control and at the same time with a suitable level of power losses and, on the other side, to reduce the thermal stress on the three-phase full bridge inverters by an modulation technique which allows to maintain power losses constants.