Thèse soutenue

Conception et analyse des stratégies de commande haut rendement pour convertisseurs continu-continu isolés à commutation active à zéro de courant
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Auteur / Autrice : Assil Bouach
Direction : Mickaël HilairetArnaud GaillardSébastien Mariethoz
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie électrique
Date : Soutenance le 07/07/2022
Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté en cotutelle avec Berner Fachhochschule (1997-....)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : FEMTO-ST : Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (Besançon)
Site de préparation : Université de Franche-Comté (1971-....)
Jury : Président / Présidente : Serge Pierfederici
Examinateurs / Examinatrices : Eric Labouré
Rapporteurs / Rapporteuses : Serge Pierfederici, Mounira Bouarroudj-Berkani

Résumé

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Ce travail se concentre sur une topologie innovante de convertisseur continu-continu isolé à commutation active à zéro de courant, appelé encore convertisseur hybride, dédiée pour la recharge rapide des véhicules électriques. Si les conditions de fonctionnement idéal sont assurées, le convertisseur hybride se présente comme un meilleur choix pour palier à certains inconvénients des topologies classiques telles que le domaine d'opération limité, les contraintes en tensions imposées aux composants passifs des circuits résonants et leurs coût élevés. Les techniques de conversion à commutation douce et à haut facteur de puissance permettent théoriquement d'atteindre les rendements de conversion les plus élevés. Les modules IGBT sont largement utilisés dans les applications de moyenne et haute tension adoptant ces techniques de conversion. D'abord, une partie du travail fait l'objet d'une étude approfondie des pertes en commutation à zéro de courant des IGBT dans un convertisseur à résonance série en mode de courant quasi-résonant. Les pertes en commutation à zéro de courant sont théoriquement nulles. En revanche, les expériences montrent le contraire et ces pertes ne sont pas négligeables. Les fiches techniques des constructeurs n'indiquent pas les performances des IGBT dans les conditions de commutation à zéro de courant. Un modèle paramétrique pour la charge évacuée de l'IGBT après son extinction est proposé sur la base des résultats des mesures expérimentales. L'impact du schéma de modulation en commutation douce et de l'inductance magnétisante du transformateur sur ces pertes est discuté. Ensuite, une analyse du fonctionnement du convertisseur AZCS en mode idéal et dégradé est réalisée. L’étude a été menée sur la modélisation du convertisseur ainsi que l’impact d’un déséquilibre sur son opération et sur les formes d’ondes. Une solution a été proposée pour ramener le système en mode idéal. Enfin, les concepts des stratégies de modulation ainsi que les solutions proposées ont été implémentés et vérifiés en pratique à l’aide d’un banc d’essai expérimental. Des mesures des pertes dans le convertisseur étaient menées afin de caractériser les performances dans chaque compartiment du circuit.