The Innovative Benchmark Software for Power Converters

Comparez et trouvez le bon compromis sur votre design de convertisseur de puissance​

Pour atteindre le meilleur rendement au meilleur coût, il est nécessaire de trouver la bonne topologie et les bons semi-conducteurs.

Bibliothèques de composants et matériaux​

Topologies 2-niveaux et multi-niveaux​

Balayage multi-paramètres automatisé​

Estimations de masse, volume, pertes et coût​

Outils de visualisation personnalisés

Interface avec les logiciels tiers​

Appels d'offres / Cahier des charges client /
R&D en interne​

Tout au long des années de recherches sur les convertisseurs de puissance multi-cellules et multi-niveaux que nous avons conduites au Laboratoire LAPLACE, nous avons observé un immense intérêt pour ces solutions qui amélioreront les performances des convertisseurs statiques. Cependant, dans le contexte de nos partenariats industriels, nous voyons également qu’intégrer de telles innovations dans un produit n’est pas toujours facile, étant donné le nombre de degrés de liberté, le niveau de sophistication technique requis et le peu de temps disponible pour conduire une exploration approfondie des solutions.

Pour toutes ces raisons, j’ai choisi de me consacrer au développement d’un outil de design permettant de lancer une évaluation au cas-par-cas en lien avec l’évolution des technologies de composant des différentes solutions, des plus répandues au plus innovantes. Je crois que PowerForge est un outil essentiel pour prendre la bonne décision en amont des phases de design. Une décision qui n’est plus seulement basée sur les habitudes ou l’intuition – ce qui peut se révéler dangereux dans notre domaine – mais qui se base sur une approche non-biaisée et réitérable.

Thierry Meynard, PhD.
PowerForge Scientific Advisor

Bibliothèques de composants et matériaux​

PowerForge propose une bibliothèque étendue de composants de
convertisseurs de puissance. Celle-ci permet de trouver le meilleur fabricant
et la meilleure technologie de semi-conducteur pour votre convertisseur de
puissance.

Ces bibliothèques sont alimentées par les données fournies par les constructeurs, harmonisées en un jeu de données universel permettant une juste comparaison entre les fournisseurs et les technologies :

  • Des semiconducteurs Si IGBT, Si MOSFET, SiC MOSFET et GaN FET en boitiers discrets ou modules (leg, NPC, T-Type) des principaux fabricants,
  • Des condensateurs film provenant de plusieurs fabricants, ainsi que leurs propriétés électriques (Incluant l’ESR)
  • Des matériaux magnétiques, incluant leurs principales caractéristiques et courbes de pertes.

Topologies 2-niveaux et Multi-niveaux​​

Plusieurs topologies de convertisseurs DC-DC et d’onduleurs triphasés sont ouverts à la comparaison dans PowerForge :

DC/DC :
  • Buck / Boost 2 Niveaux
  • Buck / Boost Flying Capacitor
DC/AC :
  • Onduleur / Redresseur 2 niveaux
  • Onduleur / Redresseur Neutral-Point Clamped (NPC) 3 niveaux
  • Onduleur T-Type 3 niveaux / Redresseur Vienna 3 niveaux
  • Onduleur / Redresseur Flying Capacitor multi-niveaux
  • Onduleur / Redresseur Stacked Multicell Converter multi-niveaux

AU-DELÀ DES TOPOLOGIES :

Pour la motorisation (Principalement sur la moyenne tension), le choix de  la stratégie de modulation de largeur d’impulsion (PWM) peut avoir un impact important sur le rendement et la distorsion harmonique (THD). PowerForge offre un panel de 10 stratégies de modulation (Sinus, Injection de 3ème Harmonique, Space Vector…) et le choix des porteuses (PD ou APOD).

Balayage multi-paramètres automatisé​

Balayez une large plage de valeurs pour tous les principaux paramètres de votre convertisseur et explorez de nombreuses solutions pour atteindre le design optimal.

Le balayage est disponible pour :

  • Les semiconducteurs (IGBT, Si/SiC MOSFET, GaN FET)
  • Les topologies et nombres de niveaux
  • Les fréquences de découpage
  • Les stratégies de modulations
  • Le nombre de semiconducteurs en parallèle
  • Le nombre de jambes entrelacées
PowerForge propose des données de performances claires pour chaque combinaison de paramètres, permettant à l’ingénieur d’identifier la meilleure solution de design de convertisseur de puissance.

Estimation de masse, volume, pertes et coût​

PowerForge estime pour chaque solution explorée les principaux indicateurs de performances :

  • Pertes – Incluant une répartition puce par puce des pertes par conduction et par commutation,
  • Masse / poids
  • Volume
  • Coûts

Ces résultats incluent non seulement les semi-conducteurs, mais également l’évaluation des dissipateurs et inductances / condensateurs de filtres. Des modèles de premier ordre personnalisables sont disponibles pour estimer les performances de ces composants passifs.

Outils de visualisation personnalisables​

Mettez en place simplement les graphiques permettant de mettre en évidence les compromis correspondants à votre projet, tels que :

  • Rendement / Coûts
  • Densité de puissance / Coûts
  • etc…

Une fois l’exploration de la large gamme d’options de design effectuée, identifier le front de Pareto du « rendement sur densité de puissance » sur ces graphiques est immédiat.

A l’aide du filtrage de résultats, comparez également la répartition des pertes entre les semi-conducteurs, le dissipateur et les passifs de filtrage.

Interface avec les logiciels tiers​

PowerForge offre une connectivité avec les logiciels standards de l’industrie (PSIM, PLECS, Excel…). Les fichiers exportés permettent à l’ingénieur de comparer, vérifier et continuer la phase de design des solutions sélectionnées.

  • PSIM et PLECS : PowerForge crée un fichier de schéma avec les fichiers de perte, ainsi que les fichiers de perte semi-conducteur rattachés. Ces fichiers peuvent être utilisés pour vérifier les estimations de perte, et le développement de contrôle commande.
  • FEMM : Des modèles d’élément fini 2D peuvent être exportés depuis PowerForge pour vérifier, affiner et optimiser le design d’inductances par un calcul d’éléments finis.
  • EXCEL : PowerForge propose des fichiers incluant :
    • Les caractéristiques principales des solutions proposées
    • Les détails complets d’un design
    • La courbe Rendement / Puissance de sortie d’un design

Appels d'offres / Cahier des charges client / R&D en interne

Quelque soit l’approche de la deadline, il vous faut proposer une solution qui correspond aux besoins de votre client :

  • Appel d’offres : PowerForge permet à l’utilisateur de définir les spécifications de son convertisseur de puissance en accord avec les spécifications de la demande/RFP/RFQs. Ces solutions peuvent être comparées (SiC MOSFET vs IGBT , topologies, coûts, pertes, performance, volume…) grâce aux bibliothèques de composants et de matériaux.
  • Offre client : PowerForge offre une première approche du design de convertisseur de puissance. Celle-ci permet de gérer différentes solutions de convertisseur de puissance pour offrir la meilleure au client final.
  • R&D interne : PowerForge soutient les experts en électronique de puissance et leurs projets de recherche et développement en électronique de puissance.