Électronique de puissance : DAB (Mosfets SiC 1200V – 25kVA)
Un de nos clients, fabricant de composants magnétiques, souhaitait développer un banc de test et de caractérisation pour ses inductances et transformateurs adaptés à la topologie de conversion Dual Active Bridge (DAB).
Souhaitant s’appuyer sur l’expérience de SIREPE (Bureau d’étude expert en électronique de puissance) à propos de cette topologie et des composants SiC (Carbure de Silicum), il a décidé de nous sous-traiter la réalisation de ce convertisseur.
SIREPE est donc intervenu pour réaliser la conception et la fabrication d’une plateforme d’essai sur la base d’un DAB en Carbure de silicium. Ce DAB a été conçu sur mesure pour répondre au cahier des charges spécifique du client.
Fig 1 : Électronique de puissance : DAB 25kVA
L’objectif de ce prototype était de fournir au bureau d’étude de notre client une maquette de DAB lui permettant de tester des composants magnétiques destinés à cette topologie. Les objectifs pour notre client étaient multiples :
– démontrer la performance d’un DAB à base de MOSFET SiC 1200V,
– démontrer la performance élevée de cette topologie (rendement > 98%),
– permettre un fonctionnement sur une large plage de fréquence (10 à 100kHz),
– être adapté à leur carte de commande développée en interne.
Le cahier des charges
Le cahier des charges du client présentait les points principaux suivants :
|
Minimum |
Nominal |
Maximum |
|
|
Puissance |
25kVA |
||
|
Ventrée (VDC) |
700 |
750 |
800 |
|
Vsortie (VDC) |
700 |
750 |
800 |
|
Courant (ADC) |
0 |
36 |
40 |
|
Fréquence (kHz) |
10 |
50 |
100 |
|
Rendement |
98 % |
Jusqu’à trois convertisseurs doivent pouvoir être mis en cascade (3 convertisseur en parallèle en entrée et 3 convertisseurs en série en sortie, ou inversement).
Conception
La conception (semi-conducteurs, passifs, commande, régulation et communication), la réalisation et la qualification ont été entièrement réalisées par les équipes de SIREPE en lien étroit avec les équipes de notre client dans le but d’assurer un transfert de compétence efficace.
Fig.2 : Schéma du Dual Active Bridge
Le primaire et le secondaire sont identiques, le cahier des charges étant symétrique. Les composants actifs sont des mosfets SiC 1200V. Nous avons utilisé des modules easyPACK intégrant un pont complet (4 mosfets). Le PCB, les connectiques et les niveaux logiques ont été conçus pour pouvoir fonctionner avec la carte de commande développée par notre client en interne.
Les performances atteintes remplissent complètement les exigences du client. Le démonstrateur est fonctionnel, compatible avec leur carte de commande, en accord avec le cahier des charges et industrialisable. Voici les points clés de ce produit :
Puissance : 25 kVA
Tension d’entrée DC : 700V – 800V
Tension de sortie DC : 700V – 800V
Fréquence de commutation : de 10 à 100 kHz
Rendement : 98 %
Volume : 300 x 150 x 150 (mm)
Technologies : Module à base de Mosfets SiC 1 200V
Fonctionnalités :
– Communication CAN ou liaison série (RS232)
– Protection en courant et tension
– Interfaces adaptées à la carte de commande du client
Applications : Test et caractérisation de composants magnétiques
