Amélioration du rendement des alimentations sans interruption

Efficiency improvement in Uninterruptible Power Supply (UPS)

• Auteur / Autrice : Corentin Rizet
• Direction : Jean-Paul Ferrieux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et technologie industrielles
• Date : Soutenance le 10/05/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble, Isère, France ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : François Forest
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Paul Ferrieux, Philippe Delarue, Philippe Le moigne, Stephane Lefebvre, Alain Lacarnoy, Jean Hugonnard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Meynard, Laurence Schacher, Eric Wehrli

Mots clés

Mots clés libres

Structure de conversion

Multi-niveaux

Commutation douce

Power electronics

Power converters

Multi-level

Soft switching

Résumé

Les Alimentations Sans Interruption sont utilisées pour assurer la qualité et la continuité de l'énergie fournie aux charges sensibles. Basées sur deux conversions d'énergie électrique, ces alimentations supportent en permanence la puissance de la charge, rendant crucial leur rendement. Cette thèse a exploré différentes voies d'amélioration du rendement du commutateur assurant la conversion : le choix des composants semi-conducteurs, celui de la structure de conversion et du mode de fonctionnement. Le filtrage a été pris en compte sans faire l'objet d'investigations poussées. La méthode d'estimation du rendement, exploitant des données des constructeurs, a permis de quantifier l'impact et les limites de chaque voie explorée. Plusieurs structures de conversion multi-niveaux en commutation douce ont été développées, utilisant un pôle résonant. Enfin, plusieurs expérimentations ont validé les modèles utilisés, le concept du pôle résonant et la réalisation d'un prototype fonctionnel de 125 kVA.

The Uninterruptible Power Supplies (UPS) are used to supply such critical load with a high level of quality and continuity. The topology based on two consecutive converters providing permanently the whole power leading to made the efficiency a key point of the UPS. To improve the efficiency of the semi-conductors part, three ways have been studied in this thesis: The semi-conductor area, the topology of the converter and the switching mode. The filter losses have been taken into account based on the state of the art. The estimation of the efficiency, based on the datasheet from manufacturers, allow quantifying each way. Some soft-switching multi-level topologies have been developped and patented. Finally, experimentations have been made to asses the relevance of the models, the working of new topologies and the efficiency of the proposed 125 kVA UPS.