Electromagnetic Device Modeling by Circuit-Based Methods

De nouvelles approches basées sur les circuits équivalents sont proposées dans cette étude pour la modélisation électromagnétique de dispositifs magnétiques, tels que les inductances et les transformateurs, dans un logiciel de type EMT (transitoire électromagnétique), comme EMTP. Les méthodes proposées présentent les avantages des méthodes basées sur les circuits électromagnétiques, et peuvent également fournir une représentation détaillée des dispositifs magnétiques comparable à celle de la méthode par éléments finis (MEF). Les approches proposées dans cette thèse permettent une modélisation géométrique détaillée, ainsi que la visualisation de la distribution du flux magnétique et la prise en compte de la saturation du noyau de fer. Les méthodes proposées dans cette thèse peuvent être implémentées dans un logiciel de type EMT en utilisant des éléments standards. Ils peuvent servir dans un logiciel de type EMT pour voir l'effet des réseaux électriques sur les dispositifs magnétiques et inversement. Étant donné que la MEF 2D est préférée à la MEF 3D pour la plupart des applications de systèmes électriques, en raison de sa simplicité, les modèles de dispositifs magnétiques basés sur des circuits équivalents sont d'abord présentés en mode 2D. Ensuite, ils sont améliorés pour prendre en compte les effets tridimensionnels, notamment dans les cas où les flux de fuite dans la troisième dimension sont cruciaux pour la précision du modèle. Des modèles pour des inductances et des transformateurs avec des structures à plusieurs enroulements peuvent être générés à l'aide de la méthode proposée. En outre, la méthode proposée peut représenter les défauts internes des inductances et des transformateurs. Afin de vérifier l'approche proposée, les résultats des modèles obtenus sont comparés aux résultats des modèles MEF 2D et 3D. Une précision comparable est obtenue pour les modèles 2D et 3D. Les méthodes proposées dans cette thèse peuvent être utilisées pour intégrer la modélisation MEF dans des outils de type EMT, notamment la représentation précise de la géométrie, la prise en compte de la saturation du noyau de fer et la prise en compte de tous les chemins de flux magnétique, y compris les chemins de flux de fuite à travers l'air.