High-frequency power converters need electromagnetic interferences filters using common and differential mode chokes with low parasitic capacitance to comply with the electromagnetic compatibility standards. This article proposes a modeling method of this capacitance and ways to minimize it. The studied components are ring core inductors with magnetic materials considered as perfect conductors or with high permittivity, such as nanocrystalline material and most Mn-Zn ferrite materials. In comparison to other work in the literature, the proposed approach takes into account the curvature of the turn, in addition to the coating of the core and the insulation layer of the wire. The hypotheses, used in this article to simplify the real geometry, are compatible with two-dimensional (2-D) approaches to compute the parasitic interturns and turn–core capacitances. These capacitances are evaluated thanks to the 2-D finite element method. The obtained model allows accurate evaluation of the effect of turn–core space on the parasitic capacitance, and enables to reduce its value with a limited impact on the volume of the magnetic component.

Sustainability in power electronics is a recent research topic. It takes place among current actions to grasp design choices that enable eco-design and circular economy in the domain. This paper shows the results and analysis of a literature review at the intersection of power electronics and sustainability without considering the reliability study of the power electronics systems. The first part explains the scope of the study. The second part shows a bibliometric analysis of the collected publications that underlines a pioneering position at the European level. The third part details the state-of-the-art and its analysis over four investigation topics which are: tools and methods, indicators, circularity and materials. This paper and the work behind are the results of collaboration at the French national level, as part of the workgroup CEPPS (Convertisseurs Electronique de Puissance Plus Soutenables—More Sustainable Power Electronics Converters) supported by the CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique—French National Centre for Scientific Research) research group SEEDS (Systèmes d’énergie électrique dans leurs dimensions sociétales—Societal dimensions of electrical energy systems).

The Darwin model, which simultaneously incorporates resistive, capacitive, and inductive effects but neglects the radiation one, has recently attracted more and more attention in the research area. For our industrial application needs, the finite-element (FE) system to solve derived from the Darwin model generally has a large size, which is beyond the capabilities of the direct solvers due to the memory limitation. In this work, a specially designed formulation amenable to an iterative solver is proposed for industrial applications. Moreover, a detailed comparison of different cases is carried out on two different examples.

A new control law of an Input Parallel Output Serie DC-AC multi-cell converter is proposed to cancel the CM noise while keeping the DM noise low. The control law called Interleaved Symmetrical Unipolar respects the conditions studied and detailed in this paper to achieve CM noise cancellation. The conditions are generalized whatever an even number of cells in series. The results are validated against experiments and show reduction of the CM choke volume in comparison to a conventional Interleaved Bipolar control law.

Le sujet de thèse porte sur l'étude des composants magnétiques utilisés dans les filtres de perturbations électromagnétiques des convertisseurs d'électronique de puissance. Il est bien connu que les convertisseurs statiques sont des sources de perturbations conduites qu'il faut réduire afin de respecter les normes de compatibilité électromagnétique (CEM). Une des solutions couramment utilisée pour réduire ces perturbations est l'installation de filtres CEM entre le convertisseur et le réseau électrique. La première partie du manuscrit est dédiée à la présentation du contexte de la thèse, avec la problématique de la CEM et les solutions de filtrage. Dans la seconde partie, nous présentons la modélisation de l'impédance de la bobine de mode commun du filtre CEM, avec la prise en compte des comportements à haute fréquence, pour son dimensionnement. Ainsi, un modèle des propriétés magnétiques basé sur l'équation de Debye est proposé, auquel est ajouté pour les ferrites, de type Mn-Zn, un modèle de capacité matériau d'ordre fractionnaire. Dans la troisième partie, la capacité parallèle équivalente (CPE) est calculée à partir des capacités élémentaires, tore-spire et inter-spires, déterminées par la méthode des éléments finis en deux dimensions, en tenant compte de la courbure des spires. Dans la dernière partie, le modèle de l'impédance de la bobine de mode commun est utilisé pour le dimensionnement d'un filtre de mode commun. Les résultats obtenus montrent que la conception à l'aide des modèles proposés permet l'optimisation du volume de la bobine. Finalement, l'application de cette méthode a permis de définir des indicateurs permettant le choix du matériau magnétique qui minimise le volume de la bobine.