TP_M2_308_1_VRM_3_voies_PSIM_2016

7/25/2019 TP_M2_308_1_VRM_3_voies_PSIM_2016

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Universit Montpellier 2 - Master 2 EEA Ingnierie Electrique et Fiabilit des Systmes TP M2_308 1 VRM 3 voies PSIM 2016.doc20/11/15 16:11HMEE 308 Alimentations des systmes embarqus

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Universit de Montpellier - Master 2 EEA Ingnierie Electrique et Fiabilit des SystmesHMEE 308 Alimentations des systmes embarqus

Sujet de TP PSIM

Voltage Regulation Module (VRM) : hacheur srie entrelac 3 voies

Partie 1 : tude par simulation PSIM

1. IntroductionNous nous intressons ici un VRM (Voltage Regulation Module) bas sur une structure dehacheur srie avec 3 voies entrelaces. Dans la pratique le nombre de voies est souvent pluslev, il a t ici limit 3 pour des raisons de facilit de mise en uvre de la partieexprimentale du TP.

Hacheur srie 3 voies entrelaces.

Cahier des charge du systme rel :VE = 6V VS = 1,2V PS = 100W Fdc = 100kHz vS = 1% de VS

Pour des raisons de matriel pour la partie exprimental le cahier des charges est modifi :VE = 60V VS = 12V PS = 100W Fdc = 10kHz L = 470H C = 35F

Dans la ralit le rapport cyclique est gnr par un circuit de rgulation pour maintenir latension de sortie VS constante lors des fluctuations de la tension d'entre. Dans ce TP,l'ajustement du rapport cyclique se fera manuellement pour maintenir une tension de sortieconstante.Dans un premier temps on omettra le filtre d'entre. Il sera tudi la fin du TP pour les tudiantsqui auront eu le temps de traiter le reste du sujet.

2. Modlisation dans PSIM

2.1. Ordres de commandes

Les 3 bras d'onduleur (hacheurs 2 quadrants - rversible en courant) sont commands par troissources de tension rectangulaires avec le mme rapport cyclique et de mme frquence F.Dans le cas de la commande entrelacs avec 3 voies ces ordres de commandes sont dcalsentre eux d'un tiers de priode (120).


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2.2. Inductance de sortie

Pour assurer une rpartition quilibre du courant de sortie dans les trois voies (trois inductancesde sortie) il est indispensable que les rapports cycliques des 3 hacheurs lmentaires soientrigoureusement identiques. Dans la ralit les inductances prsentent une faible rsistanceinterne. Dans la simulation ces rsistances internes doivent tre modlises pour permettrel'quilibrage des courants lors de la phase de dmarrage (rgime transitoire). Pour dterminer lavaleur de ces rsistances on supposera que la chute de tension dans ces rsistances interne estgale 1% de la tension de sortie la puissance nominale.

2.3. Fichier de paramtres

On profitera de ce sujet pour apprendre utiliser les fichiers de paramtres PSIM (Parameter Filedans le menu Elements/Other). Ceci permet une plus grande souplesse et un gain de tempsimportant lors des modifications de paramtres. Exemple ci-dessous : sur le schma les valeursdes trois inductances de sorties RL1, RL2 et RL3 sont L. C'est dans le fichier de paramtres quel'on donne une valeur numrique L. Cette valeur L pourrait aussi tre le rsultat d'un calculformul dans le fichier paramtres. Ce type de calcul a t fait ici pour la valeur de la rsistance

de charge Rcharge dpendant de la puissance P souhaite et de la tension de sortie .Ue.2.4. Paramtres de simulation : Simulation control

La boite de dialogue "Simulation control" sert paramtrer les conditions de simulation. Il estindispensable de bien choir le pas de calcul (ordre de grandeur : 1/100 de priode de dcoupage)et le temps de calcul total pour atteindre le rgime permanent. Le paramtre "print time" permet dedcaler le dbut de l'affichage des rsultats.

2.5. Affichage dans Simview

Les chelles des courbes devront tre correctement choisies. Les paramtres d'affichage peuventtre enregistrs (Settings/Save Settings) ou mmoriss temporairement (Settings/Save

Temporary Settings). Ceci permet de les rappeler (Settings/Load Temporary Settings) pourretrouver les chelles choisies. Utiliser de prfrence un chelle dbutant zro quand le courantou la tension est unidirectionnel pour mieux apprcier les amplitudes.


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3. Calculs analytiquesCes calculs pourront tre faits aprs la sance de TP, la priorit tant d'effectuer toutes lessimulations pendant la sance.

3.1. Rappeler les relations entre les tensions moyennes UE, US, et le rapport cyclique .Calculer les valeurs numriques.

3.2. Rappeler les relations entre les courants moyens IE, IS, et le rapport cyclique .

Calculer les valeurs numriques.3.3. Dterminer l'ondulation de courant dans une phase au rgime nominal.

3.4. Dterminer l'ondulation de courant totale au rgime nominal.

3.5. Dterminer l'ondulation de la tension de sortie au rgime nominal.

3.6. Reprendre tous les calculs prcdents lorsque la tension d'entre UE est de 30V seulement.

4. Filtrage de sortie en mode entrelac

Etudier compltement le filtre de sortie au rgime nominal. Donner les valeurs des amplitudesd'ondulation de courant dans chaque inductance, d'ondulation de courant total, d'ondulation detension de sortie, de courant dans le condensateur de sortie. Documenter le travail de simulationpar des copies d'crans de rsultats avec des chelles bien choisies.

5. Filtrage de sortie en mode NON entrelac

Pour revenir un simple hacheur srie il suffit de supprimer les dcalages temporels entres lescommandes des 3 voies. Ceci revient avoir un hacheur simple avec une seule inductance.Quelle est dans ce cas la valeur de cette inductance quivalente ? Quelle est la valeur moyennedu courant qui la traverse ?

6. Evolution de la tension d'entre

On revient en mode entrelac. La tension d'entre passe 30V. Modifier le rapport cyclique pourmaintenir la tension de sortie 12V. Refaire le travail prcdent sur le filtrage de sortie.

7. Filtrage d'entre

S'il reste suffisamment de temps de disponible, tudier le filtre d'entre. Dans le cas contraire secontenter d'tudier les courants d'entre du montage sans filtre d'entre. Comparer lefonctionnement entrelac avec le fonctionnement NON entrelac.

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Documents

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