Modeling and design of high transient current multicell converter using intercell transformer

摘要

This paper presents the design of a new application for parallel multi-cell converters. The aim is to setup a portable system that can inject a 12000 A current within 2s in the conducting core of a HVDC cable, and determinate the distribution of electrical space charge through the insulation using the Thermal Step Method (TSM). The proposed structure will be constituted of ten paralleled coupled multiphase buck converters using InterCell Transformers (ICT). The magnetic coupling used in this structure does not need the use of any additional filters. An analytical model is developed in order to quantify the magnetic flux through the magnetic core and to optimize the ICT design. A prototype was built in order to validate the transient principle and to confirm the magnetic coupler analytical model results.%Cet article présente l'etude et la realisation d une nouvelle application des convertisseurs multicellulaires parallèles (MCP). Le but est de concevoir un système pouvant injecter des impulsions de courants de quelques milliers d'Ampères (12000 A pendant 2 s) dans l'âme conductrice d'un câble HVDC afin de déterminer la répartition des charges électriques à travers l'isolant grâce à la méthode de l'onde thermique (MOT). La structure proposée et étudiée est un ensemble de dix modules de MCP à phases couplées. Un dimensionnement optimal du coupleur magnétique à transformateur intercellule (ICT) a permis de supprimer les filtres lourds et coûteux sur un convertisseur de cette puissance. Un modèle analytique permettant de quantifier le flux à travers le circuit magnétique dans le but d'optimiser le dimensionnement du coupleur a été présenté. Un prototype a été réalisé et testé afin de confirmer les résultats du modèle analytique du coupleur magnétique étudié et de valider le principe de l'application.