La tâche
Les convertisseurs à résonance sont une topologie largement utilisée pour les convertisseurs DC/DC. Ils offrent une densité énergétique très élevée et un excellent rendement sur une large plage de fonctionnement. Grâce à ces propriétés supérieures, les convertisseurs à résonance sont souvent utilisés dans les chargeurs embarqués des véhicules électriques.
Les dimensions et le poids des composants sont primordiaux dans le monde actuel, en particulier pour les applications mobiles, par exemple, dans l'industrie automobile. Dans ce contexte, une chose est importante à savoir : Plus la fréquence de commutation du convertisseur à résonance est élevée, plus les inductances et les transformateurs sont faibles. Pour cette raison, les hautes fréquences sont sans aucun doute le choix idéal pour les applications mobiles. En fonction de la puissance et de l’application des convertisseurs à résonance, leur fréquence de commutation varie aujourd’hui d’environ 100 kHz à plusieurs MHz.
Les semi-conducteurs à large bande (WBG) , tels que le carbure de silicium (SiC) et le nitrure de gallium (GaN), peuvent fonctionner à des fréquences de commutation considérablement plus élevées que les semi-conducteurs à base de silicium (Si) – à des pertes similaires. En fait, ils peuvent gérer des fréquences de commutation qui sont environ 10 fois supérieures. Grâce à cette propriété, les fréquences de commutation supérieures à environ 100 kHz sont le domaine typique des semi-conducteurs WBG dans les applications automobiles. Les fréquences de commutation de ces applications vont généralement jusqu’à 500 kHz , et la tendance va vers des fréquences encore plus élevées.
Les défis :
La simulation HIL (Hardware-In-the-Loop) des circuits électroniques de puissance est une méthode largement utilisée pour tester les commandes des convertisseurs à résonance. Le but est de tester et valider les commandes au niveau du signal tout en simulant l’ensemble de l’électronique de puissance sur un système HIL.
Cependant, les modèles utilisés pour la simulation ont une limite inhérente à la fréquence de commutation qu’ils peuvent simuler. Cette limite résulte de différents facteurs, dont les performances de calcul des algorithmes.
L’augmentation drastique de la fréquence de commutation nécessite donc une meilleure performance des algorithmes utilisés. Malheureusement, les modèles et les outils existants ne sont guère en mesure de fournir les performances de calcul requises.
La Solution dSPACE
Les modèles de simulation spécifiquement conçus pour fonctionner à des fréquences de commutation élevées sont la clé du succès. Notre solution XSG Power Electronics Systems (PES) est un outil très spécialisé. Le puissant logiciel dSPACE fournit une bibliothèque contenant des modèles de simulation prêts à l'emploi de circuits d'électronique de puissance communs et est le choix idéal pour développer et tester des systèmes électriques hautement dynamiques. Bien qu'il s'agisse d'une bibliothèque, les modèles inclus sont personnalisables en termes de calibre des composants, de type d'éléments de commutation et de configuration de l'interface.
Et mieux encore : XSG PES est capable de simuler des convertisseurs à résonance CLLC à des fréquences de commutation élevées allant jusqu'à 500 kHz, ce qui en fait le choix idéal pour tester des convertisseurs à résonance à commutation rapide.
Notre solution XSG PES crée le modèle FPGA requis de votre circuit. Après avoir intégré ce modèle dans votre infrastructure FPGA existante, vous pouvez configurer et générer la conception FPGA à l’aide de ConfigurationDesk, notre logiciel de configuration et d’implémentation pour le matériel temps réel dSPACE. Enfin, vous pouvez télécharger la composition FPGA sur votre système Hardware-In-the-Loop (HIL) SCALEXIO pour exécuter votre simulation et vos tests et suivre les résultats.
