Contributions à la circularité en électronique de puissance à travers le développement d'une approche modulaire plus fiable et plus efficace

Contributions to circularity in power electronics through the development of a more reliable and efficient modular approach

• Auteur / Autrice : Hugot Pichon
• Direction : Yves Lembeye, Jean-Christophe Crebier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 22/11/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equipe de recherche Electronique de puissance (Grenoble)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Fabien Ndagijimana
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Sarraute
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bruno Allard, François Costa

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maintenabilité

Convertisseurs multiniveaux

Écoconception

Électronique de puissance

Mots clés libres

Convertisseur multy-Niveaux

Maintenabilité

Eco-Conception

Électronique

Fiabilité

Electronic

Multy-Level converter

Eco-Design

Reliability

Maintenability

Résumé

Dans le but de réduire le coût écologique de l'électronique de puissance, ce travail présente des développements dans la topologie et le contrôle des convertisseurs multi-cellules (Power Converter Array - PCA).Ces convertisseurs, formés par la mise en série et en parallèle de cellules standards de conversion (CSC), ont démontré des performances élevées (haut rendement sur une large gamme de puissance) et des avantages en termes de compatibilité électromagnétique en mode différentiel (CEM).Cependant, deux facteurs ont freiné leur développement. La multiplication des composants augmente le risque de pannes et réduit la durée de vie des PCA. Les convertisseurs multi-cellules, bien qu'avantageux en termes de mode différentiel, sont très défavorables en termes de courants de mode commun ce qui rend difficile la compatibilité avec les normes CEM.Les évolutions topologiques présentées dans ce travail permettent d'extraire des composants à courte durée de vie de la CSC, améliorant ainsi la fiabilité et la maintenabilité des CSC et donc du PCA.En outre, une méthode de contrôle des CSC connectées en série, développée dans ce travail, réduit les émissions de bruit en mode commun, augmentant ainsi l'efficacité du PCA.

With the aim of reducing the ecological cost of power electronics, this work presents developments in the topology and control of multi-cell converters (Power Converter Array - PCA).These converters, which are formed by placing converter standard cells (CSCs) in series and parallel, have demonstrated high performance (high efficiency over a wide power range, advantage in terms of electromagnetic compatibility in differential mode - EMC).However, two factors have hampered their development. The multiplication of components increases the risk of breakdowns and reduces the lifetime of PCAs. Multi-cell converters, although advantageous in terms of differential mode, are very unfavorable in terms of common mode currents, making compatibility with the EMC standard difficult.The topological evolutions presented in this work allow the extraction of short-life components, thus improving the reliability of the CCS and therefore of the PCA.In addition, a series-connected PCA cell control method developed in this work reduces common-mode noise emissions, thereby increasing PCA efficiency.