Conception d'un système de transmission de puissance inductif haute fréquence à base de GaN, robuste au désalignement

Design of a high-frequency inductive power transmission system based on GAN, robust to misalignment

• Auteur / Autrice : Le Quang Hieu Nguyen
• Direction : Sébastien Boisseau
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Inscription en doctorat le 10/10/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEA LETI - Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information

Mots clés

Mots clés libres

Transmission de puissance sans fil

Couplage inductif

Onduleur de classe Φ2

Onduleur résonant

Très haute fréquence

Couplage capacitif

Wireless Power Transfer

Inductive coupling

Class-Φ2 inverter

Resonant inverter

Very high frequency

Capacitive coupling

Résumé

Les technologies de transmission de puissance sans fil sont en plein essor avec des applications dans les domaines du spatial, de l'électronique grand public, du médical, de l'automobile ou encore de la défense. La technologie de transmission de puissance par couplage inductif résonant semble la plus prometteuse en terme d'efficacité en champ proche. Les travaux de thèse envisagés feront suite au développement au sein du laboratoire d'un système incluant un coupleur électromagnétique à couplage fixe et une première électronique HF basée sur une topologie classe E à base de transistor GaN. Dans ce contexte, l'objectif de la thèse est de développer un système robuste au désalignement des bobines du coupleur. Il s'agira alors d'étudier, développer et tester les performances d'un nouveau coupleur et d'une électronique de pilotage adaptative. Le/la candidat(e) sera amené(e) à développer des modèles analytiques et numériques pour optimiser l'électronique, à comparer les performances des systèmes existants de la littérature, ainsi que proposer, développer et tester les performances de topologies innovantes à base de GaN assurant une bonne robustesse à une variation de couplage électromagnétique. Un profil pluridisciplinaire orienté électronique de puissance et physique est recherché pour cette thèse. En plus de solides bases théoriques et de fortes compétences en simulation, le doctorant devra posséder des capacités à travailler en équipe, une aptitude à l'expérimentation et un attrait aux réalisations concrètes.

Wireless power transmission technologies are booming with applications in the fields of space, consumer electronics, medical, automotive, and even defense. Power transmission technology by resonant inductive coupling seems the most promising in terms of near-field efficiency. The planned thesis work will follow the development within the laboratory of a system including an electromagnetic coupler with fixed coupling and the first HF electronics based on a class E topology based on a GaN transistor. In this context, the thesis aims to develop a system robust to the misalignment of the coupler coils. This will then involve studying, developing, and testing the performance of a new coupler and adaptive control electronics. The candidate will be required to develop analytical and numerical models to optimize electronics, compare existing systems' performances in the literature, and propose, develop, and test the performances of innovative topologies based on GaN ensuring good robustness to a variation in electromagnetic coupling. A multidisciplinary profile oriented towards power electronics and physics is sought for this thesis. In addition to solid theoretical foundations and strong simulation skills, the doctoral student must have the ability to work in a team, an aptitude for experimentation, and an attraction to concrete achievements.