Structures des convertisseurs modulaires associés aux technologies de stockage : applications aux domaines résidentiels et véhicules électriques

Structure of modular converters associated with storage technologies : application to residential areas and electric vehicles

• Auteur / Autrice : Abdallah Tani
• Direction : Brayima Dakyo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Le Havre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Véhicules électriques hybrides

Batteries

Mots clés libres

Gestion d'énergie électrique

Micro réseau électrique residentiel

Convertisseur d'énergie électrique

Générateur photovoltaïque

Générateur éolienne

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans la continuité des travaux menés sur les problématiques de la gestion d’énergie dans les systèmes multi-sources par le laboratoire GREAH. Elle est financée par la région Haute Normandie. Ce rapport présente quelques topologies des convertisseurs DC/DC utilisables à la fois pour les applications des véhicules hybrides électriques et des micro- réseaux résidentiels. Les topologies étudiées sont basées sur les convertisseurs DC/DC du type dévolteur-survolteur et dévolteur – entrelacé. Deux méthodes originales de la gestion d’énergie électrique pour les systèmes multi-sources sont proposées et leurs performances évaluées. Les méthodes de commande proposées permettent de découpler le rôle de la source principale d'énergie (batterie au lithium ou pile à combustible) à celui de la source de puissance (supercondensateurs), puis de gérer les échanges énergétiques entre les sources et la charge. Les méthodes proposées (approche fréquentielle et répartition de la puissance moyenne) consistent à décomposer le courant de la charge ou de la source polluante en deux composantes. La composante dynamique appelée composante haute fréquence est affectée aux supercondensateurs et la composante aux variations lentes ou nulle appelée composante basse fréquence est attribuée à la batterie au lithium ou à la pile à combustible. Pour une raison de coût, le banc expérimental est réalisé à l'échelle réduite. Les résultats expérimentaux obtenus ont permis d’évaluer les performances des topologies et des stratégies commande proposées.

This thesis is a continuation of the works based on the multi-source systems power management problems started by GREAH laboratory. It is funded by the “Haute Normandie Region”. This report presents some topologies of the DC/DC converters used in the hybrid electric vehicles applications, and the residential micro-grids ones. The studied topologies are based on the DC/DC converters such as the buck-boost and the interleaved-buck converters. Two original methods for electrical energy management in the multi-source systems are proposed and their performances are evaluated. The proposed methods enable to decouple the role of the energy source (lithium battery or fuel cell) compared to the power source (supercapacitors), and then manage the energetic exchange between the sources and the load. The proposed methods (frequency approach and distribution of the average power) consist to decompose the current of the load or the current from the pollution source into two components. The dynamic component called high frequency component is assigned to the supercapacitors, and the components which present slow variations or null called low frequency component is attributed to the lithium battery or fuel cell. For reasons of cost, the experimental test bench is carried out in the reduced scale. The obtained experimental results are used to evaluate the performance of topologies and control strategies proposed