Outil d'aide à la modélisation moyenne de convertisseurs statiques pour la simulation de systèmes mécatroniques
Résumé
Power electronics models of static converters are useful in a huge set of applications. They are used for component sizing, as well for control adjustment, control or behaviour simulation. In this context, average models are a good compromise between complexity, computation time and acceptable accuracy for system simulation. However, they may be difficult to create, especially when the structures of the studied converters are complex and their control involves uncontrolled commutations. Our work focuses on the way to carry out automatically such a process by using a symbolic treatment. We propose an automatic building approach of both exact and average models by using a software tool. This one is named AMG (for Average Model Generator) and has been developed in our works. This tool is dedicated to the average modelling of power electronics converters. It deals with some discontinuous conduction modes and continuous conduction modes. The models are created from the description of the structure of the static converter (i.e. its netlist), its operating mode and its control. In the architecture of AMG, three steps are important: the analysis of the circuit, the extraction of the state matrixes for each configuration of the static converter and finally the building of the global state model. The generated models are generated under their symbolic forma and in Modelica and VHDL-AMS languages; so this allows their simulation in several software. The modelling of several static converters is presented to show the possibilities of AMG.
Depuis plusieurs décennies, la modélisation moyenne de convertisseurs statiques a fait l'objet de nombreuses études. En effet, nous avons intérêt à transformer le système original en un système continu qui représente macroscopiquement au mieux les comportements dynamiques et statiques du circuit, notamment en vue d'une étude système. Le modèle dit « moyen » trouve un vaste champ d'applications que ce soit en commande, en simulation (rapide et système) ou encore en analyse des modes... Cependant, la modélisation moyenne peut s'avérer laborieuse dés que le nombre de semi-conducteurs du convertisseur devient important. Dans cette optique, plusieurs auteurs ont essayé d'apporter une aide automatique dans le processus de calcul de ces modèles afin d'épargner l'utilisateur de cette fastidieuse tâche de calcul faite à la main. Néanmoins, actuellement, la démarche de modélisation n'a jamais été entièrement automatisée. Dans cette perspective, les objectifs de cette thèse visent à fournir un outil d'aide à la génération automatique de modèles exacts et moyens dans le cas de la conduction continue et/ou discontinue et en partant d'un a priori sur le fonctionnement du convertisseur à étudier : la description du circuit, le mode de fonctionnement et la commande du convertisseur statique. La conception d'un tel outil repose sur trois étapes principales et qui sont l'analyse topologique du circuit, le calcul des matrices d'état pour chaque configuration du convertisseur statique et enfin une mise en équations des modèles. Les modèles générés sont sous forme symbolique ce qui permet de les réutiliser dans plusieurs logiciels.
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