Optimisation d'une fonction de transmission d'ordres pour driver à très haute isolation galvanique. Application aux modules IGBT pour onduleurs multi-niveaux MMC (Multilevel Modular Converters).
Résumé
L'objectif de cet article est de proposer une méthodologie de conception par optimisation d'une fonction de transmission d'ordres pour drivers d'IGBT avec une barrière d'isolation pouvant aller jusqu'à 40kV. La technologie du transformateur est basée sur une structure planaire : circuits imprimés et matériaux magnétiques. Les circuits électroniques d'excitation et de réception sont basés sur une structure résonante série au primaire et parallèle au secondaire. La mise en forme des impulsions en états logiques est assurée par un circuit électronique classique. La méthodologie de conception est basée sur une démarche d'optimisation qui considère la modélisation du transformateur en circuit équivalent à l'aide d'un simulateur éléments-finis (FEMM) puis la simulation transitoire de l'ensemble {transformateur + circuits résonants} à l'aide du logiciel LTSpice. L'algorithme d'optimisation est un algorithme génétique qui considère deux objectifs antagonistes :
maximum de la tension de sortie vs maximum du courant absorbé au primaire. Plusieurs fronts de Pareto sont proposés en fonction de la distance d'isolation entre primaire et secondaire et du diamètre maximum de la ferrite. A l'issue des résultats d'optimisation, un prototype physique est réalisé pour valider l'approche de conception par optimisation. Les différences entre la simulation et la mesure sont analysées puis des améliorations sont proposées afin de réduire des écarts afin de proposer une approche de prototypage virtuelle la plus fidèle possible de la réalité physique.