Conception de convertisseurs de puissance pour applications contraignantes

Design of power electronic converters for severe applications

• Auteur / Autrice : Charles Onambélé Essono Ela
• Direction : Ahmed El Hajjaji, Augustin Mpanda
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'Ingénieur. Génie électrique
• Date : Soutenance le 30/05/2018
• Etablissement(s) : Amiens
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Modélisation, Information et Systèmes (Amiens ; 2008-....)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Deblecker
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ahmed El Hajjaji, Augustin Mpanda, Claudia Martis, Amrane Oukaour, Jérôme Bosche
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Olivier Deblecker, Claudia Martis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électronique de puissance

Nitrure de gallium

Carbure de silicium

Mots clés libres

Refroidissement de l'électronique

MOSFET de puissance

Carbure de silicium (SiC)

Nitrure de gallium (GaN)

Electronics cooling

Power MOSFET

Silicon carbide (SiC)

Gallium Nitride (GaN)

Résumé

L'utilisation de systèmes multiphasés de conversion électromécanique connaît une croissance continue dans divers domaines comme l'énergie et l'électrification des transports. Cette thèse vise à proposer des solutions technologiquement viables permettant de concevoir des convertisseurs de puissance adaptés à des applications contraignantes tant vis-à-vis des performances qu'à l'environnement physique: haut rendement, haute température ambiante, volume réduit, modularité, etc. Les technologies de composants semi - conducteurs à large bande interdite sont étudiées (carbure de silicium et nitrure de gallium) afin de les intégrer dans des modèles de co-simulation avec des machines électriques hexaphasées. D'autre part, une analyse thermique en trois dimensions de systèmes d'électronique de puissance pour ce type d'application est proposée, le calcul numérique par éléments finis permettant de modéliser au mieux le système en tenant compte des diverses contraintes de l'application. Enfin, une validation expérimentale de la technologie du semi - conducteur est menée à bien

The use of multiphase electromechanical conversion systems is increasing steadily in different fields like energy and transportation. This thesis aims to propose solutions which are technologically viable, allowing to design power converters for severe applications: both in terms of performances (high efficiency, modularity, etc.) and physical environment (high ambient temperature, reduced volume...). Wide band gap semiconductor technologies are studied (silicon carbide and gallium nitride) in order to integrate them in co-simulation models with hexaphase machines. Besides, a 3D thermal analysis of power electronic systems for such applications is proposed, knowing that the finite element model considers different severe requirements of the system. An experimental validation of the semiconductor technology is carried out successfully