Modélisation et dimensionnement d’un convertisseur Fly back dédié aux systèmes photovoltaïques

Abstract

Le marché des systèmes photovoltaïques a connu un taux de croissance très élevé ces dernières années. Cette croissance est due principalement aux systèmes photovoltaïques raccordés au réseau de distribution d’électricité. La disparité des niveaux de tension et des courants entre les sources (panneaux photovoltaïques) et le réseau de distribution d’électricité, nécessite bien évidement des convertisseurs de puissance. Le travail présenté dans ce mémoire représente une contribution à l’intégration micro-électronique d’éléments passifs inductifs pour des applications de puissance. Sur la base d’études des besoins énergétiques actuels, nous avons essayé d’identifier les principaux verrous technologiques à l’intégration des bobines d’un micro-transformateur planaire. Ce micro-transformateur constitue l’élément principal d’un convertisseur Fly-back dédié pour l’énergie photovoltaïque. Pour pouvoir résoudre certains problèmes de dimensionnement tout en préservant le bon fonctionnement et la fiabilité du micro-transformateur, nous allons dans un premier temps concevoir des méthodes adéquates pour modéliser et dimensionner ce composant afin de réduire son volume. La réduction du volume d’un composant magnétique tel qu’un micro-transformateur, fait appel à l’étude des différents effets parasites, à savoir, les effets résistifs, les effets capacitifs et les effets inductifs. Le bon dimensionnement géométrique du micro-transformateur et le bon choix des matériaux le constituant jouent un rôle crucial dans l’atténuation des différents effets parasites. Ces effets doivent donc être bien cernés afin de garantir la fiabilité du convertisseur Fly-back dans lequel sera intégré le micro-transformateur. Le calcul des paramètres technologiques issus du model géométrique est indispensable pour valider le bon dimensionnement et le bon fonctionnement du micro-transformateur. L’étude du comportement électromagnétique de notre micro-transformateur dimensionné est effectuée grâce au logiciel de simulation COMSOL multi-physique. Ce logiciel a permis de visualiser les distributions du champ et magnétique, la répartition du flux magnétique, ainsi que celle de la densité de courant le long du l’enroulement conducteur des bobines primaire et secondaire du micro-transformateur.