Etude de l'intégration d'une protection par fusible dans les convertisseurs à IGBT - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1997

Etude de l'intégration d'une protection par fusible dans les convertisseurs à IGBT

Résumé

Technology advancement in power semiconductor devices has led to the achievement of the insulated gate bipolar transistor (IGBT). Considering the power switched by these components, protection against fauIts is necessary. A fast fuse in series with the device can prevent the explosion of the case if a short circuit occurs, and consequently ensures people and equipment safety. An investigation on the short circuit behaviour ofIGBT has been carried out to select the ideal fuse rating. KEYWORDS Disturbances created by converters on the fuse have to be taken into account when integrating the fuse in the converter. These disturbances can be attributed to proximity effects, a consequence of which is an unbalance between fuses in parallel or even between fuse elements inside a fuselink. Consequently, an electrothermal model of the fuse is elaborated for the calculation of the distribution of current and temperature of fuse elements. This model helps us to obtain abacus associated to a thermal criterion ensuring the good working conditions of fuses. Perturbation created by the fuse on the converter is mainly characterised by an inductance added in the circuit. This inductance can be harmful to the working of the converter. Sorne rules of conception are proposed to reduce this supplementary inductance.
Les progrès technologiques réalisés en matière d'interrupteurs semiconducteurs de puissance, ont conduit au début des années 80, à l'apparition du transistor bipolaire à grille isolée, plus couramment désigné sous l'abréviation IGBT. Etant donnés les niveaux de puissance que ces composants sont aujourd'hui aptes à commuter, une protection contre les défauts devient nécessaire. Un fusible rapide associé au composant permet d'éviter l'explosion du boîtier en cas de court-circuit, et ainsi de garantir la sécurité des personnes et des divers composants à proximité. Une étude du comportement de l'IGBT en régime de court-circuit a été entreprise afin d'évaluer une valeur caractéristique de l'explosion, et de dimensionner précisément le calibre du fusible. L'intégration d'un fusible dans un convertisseur à IGBT passe en premier lieu par l'étude des perturbations générées par le convertisseur sur le fusible. Ces perturbations, associées aux effets de proximité, se traduisent par une répartition déséquilibrée des courants entre des fusibles en parallèle ou même entre les éléments fusibles. Ainsi, nous nous sommes attachés à élaborer un modèle électrothermique du fusible permettant de calculer la répartition des courants et la température des éléments fusibles. Ce modèle permet de définir des abaques, en liaison avec un critère thermique de bon fonctionnement des fusibles. En second lieu, nous avons analysé les perturbations engendrées par le fusible sur le convertisseur. Celles-ci se traduisent principalement par l'introduction d'une inductance supplémentaire dans le circuit, laquelle pouvant être néfaste au fonctionnement du convertisseur. Nous avons proposé quelques règles de conception permettant de réduire l'inductance rajoutée.
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Dates et versions

tel-00904757 , version 1 (15-11-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00904757 , version 1

Citer

Viet-Son Duong. Etude de l'intégration d'une protection par fusible dans les convertisseurs à IGBT. Sciences de l'ingénieur [physics]. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 1997. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00904757⟩

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