Thèse de Doctorat en électronique - Tours, France - Université de Tours

Université de Tours

Entreprise vérifiée

Tours, France

il y a 3 semaines

Posté par:

Sophie Dupont

beBee Recruiter

Description

_**E**_cole _**D**_octorale_
- **E**_nergie _**M**_atériaux _**S**_ciences de la _**T**_erre et de l'_**U**_nivers_

**Formulaire de demande de**

**Contrat doctoral institutionnel **

**1. Informations administratives**:

- Nom des co-Directeurs de thèse : Nathalie BATUT, Jean-Charles LE BUNETEL
- Nom des co-encadrants _:_ **Ismail AOUICHAK**, Ambroise SCHELLMANNS
- Unité : CNRS/Université de Tours : GREMAN UMR 7347

2. Titre de la thèse:
**Développement d'un convertisseur haut rendement pilotant un système de stockage d'énergie renouvelable permettant de garantir un système électrique plus flexible**

**3. Résumé : (**_1 page maximum, en police de caractères « times 11 » et en langage « vulgarisé »)_

L'objectif de ce travail de thèse est de proposer une nouvelle architecture électrique permettant d'améliorer l'efficacité énergétique d'un convertisseur de puissance réversible interconnectant un système de stockage d'énergie au réseau électrique. Pour cela, une nouvelle topologie intégrant des composants à large bande interdite doit être imaginée permettant de garantir une commutation en fréquence plus élevée ainsi qu'une miniaturisation du convertisseur statique. Il faudra pour cela lever des verrous techniques afin de limiter les pertes en commutation et les interférences électromagnétiques.

**Contexte**:
Il est désormais acquis que les énergies renouvelables seront un pilier majeur de la production de l'électricité mondiale. En revanche, un frein majeur persiste : l'intermittence de ces énergies, notamment pour le solaire et l'éolien. La problématique de la capacité de stockage puis de la redistribution devient alors fondamentale. Les travaux antérieurs réalisés dans le cadre du projet ECCO et OhmBox ont permis de développer un système de gestion prédictif ainsi qu'un convertisseur réversible, à trois étages, permettant d'interconnecter une batterie au réseau électrique, de stocker mais également de délivrer le courant requis.

La technologie des composants à grand gap remplace de plus en plus aujourd'hui les composants de puissance à base de Silicium (Si) notamment en raison de leurs tensions de claquages élevées, de leurs robustesses vis-à-vis des conditions sévères de fonctionnement et de leurs intégrations. La montée en fréquence de la commutation des composants grand gap est également une avancée technologique intéressante qui peut réduire la taille, le poids et le volume des systèmes de conversion de puissance.

La conception optimale de ces convertisseurs haute fréquence nécessitera donc une connaissance fine du comportement des composants de puissance au sein de ces systèmes.

**Objectifs et méthodes**:
Les travaux envisagés seront divisés en plusieurs "work packages" et exécutés consécutivement ou parallèlement.

**Work package 1 : Caractérisation et modélisation**

Dans ce travail, le but sera de mener une campagne de caractérisation sur des transistors grand gap commercialisés afin de créer des modèles électriques prenant en compte les éléments linéaires et non linéaires du modèle électrique.

Ce qui nous permettra d'une part de modéliser et simuler les courants et tensions parasites issus de la commutation en implémentant les modèles dans un logiciel de simulation de type Spice et d'autre part, d'étudier des architectures adaptées à la commande haute fréquence.

**Work package 2 : Réalisation et validation des modèles**

Ce "work package" s'appuiera sur les modèles étudiés et les architectures simulées dans le WP1 pour réaliser des cellules de commutation réversibles et leurs commandes associées. Les simulations permettront de sélectionner les architectures les mieux adaptées répondant à un optimum en termes de rendement et de perturbation électromagnétique.

La validation des modèles électriques sera menée à l'aide d'une cellule de commutation avant d'être utilisée sur des architectures de convertisseurs réversibles. L'apport du type d'architecture utilisée adaptée aux commutations hautes fréquences sera également étudié.

**Work package 3 : Choix de l'architecture et démonstrateur**

Les travaux de thèse devront aboutir à la réalisation d'un démonstrateur. Afin de réaliser le convertisseur à haut rendement intégrant l'architecture retenue, une étude des routages adaptées à la commande haute fréquence sera nécessaire. Ce qui permettra d'évaluer la sensibilité des performances du démonstrateur aux parasites (inductance, capité, couplage mutuel,). Le démonstrateur permettra enfin de mener une étude de la CEM conduit/rayonné.

La modularité du convertisseur, prise en compte, dès la phase de conception, permettra d'augmenter la robustesse et la durée de vie de celui-ci en cas de défaillance localisée.

**4. Thèses encadrées au cours des 5 dernières années (par le Directeur