Les structures de conversion multi-niveaux parallèles permettent de faire transiter de forts courants tout en gardant une bonne puissance massique ; celles-ci sont réalisées en parallélisant des cellules de commutation. Cette parallélisation permet de réduire le courant dans chaque cellule et ainsi de revenir dans des gammes plus standard de composants de puissance. La parallélisation, en utilisant une commande adaptée, améliore les formes d’onde en sortie du convertisseur. Ce manuscrit se focalisera sur une structure de conversion multiniveaux parallèle spécifique constituée de bras de hacheur dévolteur en parallèles couplés magnétiquement. En effet du fait de la commande entrelacée mise en place, l’ondulation du courant de sortie se voit réduite mais en contrepartie l’utilisation d’inductances séparées sur chaque bras entraine une augmentation de l’ondulation des courants de bras, directement liée au nombre de cellules de commutation, en fonction de l’ondulation du courant de sortie. Afin de palier à ce problème ces inductances sont remplacées par un (ou plusieurs) coupleur(s) magnétique(s) qui permet(tent) de réduire l’ondulation de courant dans chaque bras. Cependant dans le but de garantir la non saturation ainsi qu’une bonne intégration des coupleurs il est nécessaire de s’assurer de l’équilibrage des courants de chaque bras malgré une différence entre les paramètres.
Ainsi ce manuscrit s’est axé vers la détermination de différentes méthodes de modélisation découplant le système permettant le maintien de l’égale répartition des courants en utilisant des différences de rapports cycliques. Ces méthodes de modélisation ont été généralisées afin de réaliser un algorithme permettant de générer des lois de commande quel que soit le nombre de cellules en parallèle. Dans une dernière partie ces lois de commande ont été testées sur un prototype en les implémentant sur FPGA afin de procéder à une vérification expérimentale.
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The parallel multilevel converters allow high current with a high power-weight ratio by associating commutation cells in parallel. This parallelization reduces the current in each cells and so on permits to use standard range of components. With an adapted command the quality of the output waveforms is improved. This report will focus on a specific structure made off Buck converter with magnetic coupling. Indeed thanks to the interleaved command, the output current ripple is reduced but in return using separated inductances on each leg leads an increasing of the leg current ripple, directly linked to the number of leg and the ripple of the output current. In order to avoid this problem those inductances are replaced by one or more intercell transformers (ICT) that reduce the ripple of each leg current. However in a way to ensure unsaturated ICTs and good integration it is necessary to balance the current of each leg despite parameter variation.
Thus this report is focused on modeling uncoupling methods for the system ensuring an equal distribution of the currents with duty cycles differences. Those modeling methods were generalized to achieve to an algorithm which generate control law whatever the number of leg. In the last part those control laws are tested on a test bench by implementing them on a FPGA board to validate experimentally the results. |