Thèse soutenue

Méthodologie de conception de convertisseur DC-DC isolé et régulé basse tension
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Auteur / Autrice : Benjamin Loyer
Direction : Eric LabouréMickaël Petit
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie électrique
Date : Soutenance le 30/11/2021
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio-physics and engineering
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-....)
référent : CentraleSupélec (2015-....)
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l'ingénierie et des systèmes (2020-....)
Jury : Président / Présidente : Yves Lembeye
Examinateurs / Examinatrices : Charles Joubert, François Costa, Xavier Margueron
Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Lembeye, Charles Joubert

Résumé

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Les travaux proposés sont liés à une architecture de chaîne de traction innovante. Celle-ci permet d’associer un ensemble de cellules Li-ion à une machine électrique de traction au travers de convertisseurs statiques permettant une commande dont la granulométrie est plus fine que celle des architectures conventionnelles. Dans la solution proposée, la gestion de l’énergie prélevée à la batterie d’accumulateur est fractionnée et réalisée par un ensemble de convertisseurs (structure multicellulaire) de faible puissance et de faible tension. Ceux-ci gèrent les transferts d’énergie sur un groupe de cellule de la batterie plutôt que sur l’ensemble des éléments. Cette architecture non conventionnelle ne peut être viable que si l’ensemble des charges électriques embarquées peuvent être alimentées (réseau continu 12 V). Ainsi, cette thèse vise à fournir un ensemble de convertisseurs optimums pour réaliser cette fonction. L’étude des niveaux de tensions adressables mène au choix d’une structure parallèle comportant deux convertisseurs assurant respectivement le transfert de puissance et sa régulation. La topologie du convertisseur principal est ensuite étudiée afin de choisir le meilleur candidat au vu du cahier des charges. Finalement, un outil de dimensionnement de composant magnétique est développé afin de permettre l’optimisation de celui-ci. Cet outil permet d’employer des techniques de simulation par éléments finis en deux dimensions qui nécessitent des temps de calculs moins long qu’une analyse tridimensionnelle en limitant la perte de précision. Une variante triphasée de convertisseur permettant d’augmenter la puissance transférée est également proposée.