CIFRE - Study of an M3 Voltage Inverter - Modular Multiphase Multilevel - for Aeronautical Propulsion (M/W) - Toulouse, France - airbus

Description

Job Description:

FRANCAIS

Envie de déployer vos ailes ? Et si votre aventure commençait avec nous ?...

Nous vous proposons de travailler dans une entreprise leader mondial dans son domaine, tournée vers le digital, à la pointe de la recherche et de l'innovation.

Une offre intitulée « «Etude d'un Onduleur de Tension M3 - Modulaire Multiphase Multiniveaux - pour la Propulsion Aéronautique (h/f) » vient de s'ouvrir au sein du service de la conception électronique analogique et de puissance sur son site de Toulouse, Saint Martin.
Vous rejoindrez une équipe de 20 personnes au sein du département « Électronique du domaine de l'avionique et simulations ».

La thèse consistera à:

La définition et du développement d'un onduleur de tension multiphase, multiniveaux et modulaire pour propulsion aéronautique. Un prototype expérimental sera développé chez Airbus afin de valider à la fois les concepts proposés ainsi que la mise en œuvre à puissance réelle.

Il sera donc nécessaire dans un premier temps de mener une réflexion approfondie sur la notion de brique élémentaire permettant d'apporter une grande modularité dans le développement de l'onduleur.

En particulier on pourra confronter plusieurs solutions de brique 1 x [6Phases] (convertisseur monobloc), 2 x [3 Phases] (Bloc élémentaire de type CVS 3~) ou encore 6 x [1Phase] (Bloc élémentaire de type 1 Phase). A partir de la définition de l'architecture de cette brique, un découpage fonctionnel devra être réalisé pour l'intégration des modules de puissance, des circuits drivers et des composants numériques nécessaires au contrôle ainsi que des mesures nécessaires pour assurer la sécurité et la régulation des variables internes et externes de chaque brique.
L'ensemble des architectures et solutions proposées devront être évaluées sous un aspect efficacité, performance, intégration et densité de puissance.

Le doctorat débutera en août / septembre 2024 pour une durée de 3 ans.

Tâches et responsabilités:

Encadré par votre tuteur, vous développerez vos compétences en travaillant sur les activités suivantes :

Etape 1: Définition du périmètre de la Brique Elémentaire

Découpage fonctionnel de la brique de puissance : l'étude consiste à analyser les possibilités de structuration de la brique de puissance et de déterminer le meilleur découpage fonctionnel.
Il s'agit de faire un trade off des structures de type : 2x [3Phases], 6x [1Phase] et d'établir les règles de design du convertisseur pour répondre au mieux aux critères de type poids, volume, température etc.

Topologies innovantes : il s'agit d'évaluer la possibilité d'introduire des topologies de conversion de type Multiniveaux :

• Solution classiques NPC / ANPC / FC
• Solutions innovantes avec mutualisation des composants actifs et/ou passifs (xCommon / xPlexed)

Semi-conducteurs à grand gap : l'arrivée sur le marché des composants de puissance à grand gap (SiC et GaN) ont apporté une souplesse à la conception des convertisseurs, et principalement en terme de densité de puissance. Dans le cadre de ces travaux, le choix portera principalement sur les composants SiC et leurs drivers associés tirés du commerce. La possibilité d'intégrer la structure de conversion choisie dans un module de puissance pourra faire partie de l'étude si intérêt.

Architecture distribuée du Contrôle rapproché : la démarche consistera à évaluer l'apport d'une configuration du contrôle rapproché reparti dans chaque brique élémentaire en particulier dans les topologies modulaires multiniveaux.

Solution innovantes capteurs de courant : Afin d'éviter les inconvénients rencontrés par l'utilisation des capteurs de courant LEM traditionnels (volume/précision) et dans l'objectif de dimensionner une brique de puissance modulaire, l'intégration de la fonction « mesure de courant » dans la brique de puissance sera envisagée soit par une sonde de Rogowski, un active shunt ou technologie de mesure à définir répondant aux besoins du contrôle (calibre, bande passante, précision,...).

Etape 2 : Etude et évaluation détaillées du choix retenu

• L'étape d'évaluation passera par une étape de validation par simulation (MATLAB, PLECS) des topologies de convertisseurs multiniveaux candidates et de leurs filtrages associés.
• Analyse comparative rendement, performance, complexité de chaque topologie
• Estimation du poids et volume de chaque topologie et justifier la solution à retenir

Etape 3 : Développement et Validation Expérimentale de la Brique élémentaire sur Charge Passive

• Choix des composants / éléments constituants la brique
• Définition du plan d'encombrement et placement des composants
• Réalisation de la brique élémentaire
• Dimensionnement du banc de test
• Validation sur charge RL de la brique de puissance.

Etape 4 : Validation Expérimentale du Prototype sur Système « Passif » et « propulsif »

• Conception d'un convertisseur de propulsion sur la base de l'association des briques de puissance
• Réalisation du contrôle global de l'association de briques élémentaires.
• Test et validation expérimentale sur une charge passive RL triphasée multiples.
• Test et validation expérimentale sur un moteur double étoile si le planning le permet.

Compétences & Prérequis :

Vous allez intégrer une formation de niveau BAC +8 dans le domaine de l'électronique de puissance
De préférence, vous devriez avoir des connaissances et compétences dans les domaines suivantes :

• Dimensionnement de convertisseurs de puissance (circuits de commande, électronique d'instrumentation, cellule de commutation, filtres de puissance)
• Compréhension du fonctionnement physique des dispositifs de puissance (IGBT, MOSFET, Si, SiC, GaN)
• Asservissement des machines électriques
• Codage en C / VHDL
• Conception des des circuits éléctroniques analogiques/ numériques et cartes électroniques (PCBs)
• Notions sur les mécanismes de transfert de chaleur
• Le candidat devra avoir aussi un sens de pragmatisme, responsabilité et un esprit proactif pour faire face aux défis liées aux travaux de thèse
• Compétences linguistiques

Français / Anglais : avancé

Vous pourrez, selon les offres proposées, être amené(e) à vous déplacer.