L’objectif de ce document de 98 pages dont je suis l'auteur a donc consisté à étudier et concevoir une alimentation à découpage à double résonance AC/DC utilisant une structure comportant un pont monophasé à diodes, un convertisseur boost, un onduleur pont-complet suivi d’un circuit oscillant qui est formé d’un condensateur en série avec une inductance et en parallèle avec une autre inductance ; après ce circuit oscillant, on retrouve un transformateur à haute fréquence puis un redresseur et un filtre à haute fréquence. Ce convertisseur aura un courant de sortie réglable au moyen de sa fréquence de fonctionnement qui sera maintenu entre la fréquence de résonance du circuit oscillant série et parallèle.

SOMMAIRE

CHAPITRE 1
INTRODUCTION 10
1.1. Problématique 10
1.2. Objectifs fixés 11
1.3. Méthodologie de travail 12
1.4. Plan du document 13

CHAPITRE 2
ETAT DE L’ART 14
2.1. Etat de l’art sur les convertisseurs à faible pollution 14
2.1.1. Pollution harmonique 14
2.1.1.1. Les principales charges polluantes 15
2.1.1.1.1. Pollution harmonique due aux redresseurs à commutation naturelle 16
2.1.1.2. Caractérisation des harmoniques 17
a. Caractérisation des harmoniques 17
b. Taux de distorsion harmoniques (Total Harmonic Distorsion) 17
2.1.1.3. Les effets de la pollution harmonique 18
2.1.1.4. Réglementations et normes 18
2.1.1.5. Solutions de réduction de la pollution harmonique 20
2.1.1.5.1. Solutions traditionnelles de dépollution 20
2.1.1.5.2. Solutions modernes de dépollution 21
2.1.2. Convertisseurs AC/DC à prélèvement sinusoïdal (PFC) 21
2.1.2.1. Convertisseur PFC (monophasé) 22
2.1.2.1.1. Principe et choix de la structure 22
2.1.2.1.2. Caractéristiques de la solution boost 23
2.1.2.1.3. Stratégies de commande des convertisseurs PFC (monophasé) 25
2.1.2.1.3.1. Boucle de courant : commande à fréquence fixe (MLI) 26
2.1.2.1.3.2. Boucle de tension 28
2.1.3. CONCLUSION 30
2.2. Etat de l’art sur les alimentations à découpage à résonance 30
2.2.1. Principe 31
2.2.1.1. Rappels des propriétés des circuits résonants 31
2.2.1.2. Structures de base – modes de commutation 31
2.2.1.2.1. Onduleurs de tension à commutation monotype – circuits série 31
2.2.1.2.2. Onduleurs de tension à commutation mixte – circuits série 33
2.2.1.2.3. Onduleurs de courant à commutation monotype – circuits parallèle 35
2.2.2. Application aux alimentations à découpage 36
2.2.2.1. Convertisseur continu-continu à résonance série 37
2.2.2.1.1. Commande 38
2.2.2.2. Convertisseur à résonance parallèle 38
2.2.2.3. Convertisseur continu-continu à résonance série – parallèle (L-C) 39
2.2.2.4. Convertisseur DC - DC à résonance série – parallèle (L-C-C et L-L-C) 40
2.2.2.4.1. Convertisseur à résonance série – parallèle (L-C-C) 40
2.2.2.4.2. Convertisseur à résonance série – parallèle (L-L-C) 41
2.2.2.5. Convertisseur à double résonance 42
2.2.2.5.1. Fonctionnement du convertisseur à double résonance 42
2.2.3. CONCLUSION

CHAPITRE 3
CONCEPTION ET SIMULATIONS 44
3.1. Introduction 44
3.1.1. Convertisseur PFC monophasé à réaliser 45
3.1.1.1. Dimensionnement du filtre harmonique triphasé 45
3.1.1.2. Dimensionnement du convertisseur boost 47
3.1.1.2.1. Calcul de Lb et Cb 47
3.1.1.3. Commande PFC 49
3.1.1.4. Simulation du convertisseur PFC monophasé sous MATLAB Simulink 50
3.1.1.4.1. Schéma de simulation 50
3.1.1.4.2. Résultats de simulation 52
3.1.1.4.3. Conclusion 55
3.1.2. Onduleur à double résonance 56
3.1.2.1. Dimensionnement de l’onduleur à double résonance 56
3.1.2.2. Simulation du l’onduleur à double résonance 59
3.1.2.2.1. Schéma de simulation 59
3.1.2.2.2. Résultats de simulation 61
3.1.2.3. Conclusion

CHAPITRE 4
CHOIX DES COMPOSANTS ET CALCUL DES PERTES 66
4.1. Choix du pont redresseur monophasé 66
4.2. Choix des transistors Mosfets 67
4.2.1. Pertes dans le transistor mosfet du convertisseur boost 68
4.2.2. Pertes dans les transistors mosfets de l’onduleur pont complet du convertisseur à double résonance 70
4.3. Choix de la diode du convertisseur boost 70
4.4. Choix du condensateur de filtrage (Cf) du convertisseur boost 71
4.5. Choix de la diode de redressement du pont redresseur à point milieu situé après le transformateur HF 72
4.6. Filtre capacitif de sortie de l’onduleur à double résonance 73
4.7. Les autres composants 73
4.8. Conception du dissipateur de chaleur 74

CHAPITRE 5
CONCLUSION

BIBLIOGRAPHIE