Étude et conception d'un convertisseur QAB AC/DC – reconfigurable monophase - triphasé, pour le chargeur embarqué de la voiture électrique, implémentant des fonctionnalités V2G

Study and design of a QAB AC/DC converter - reconfigurable between single-phase and three-phase modes, for the on-board charger of electric vehicles, implementing V2G functionalities

• Auteur / Autrice : Daniel Chavez orihuela
• Direction : Marc Cousineau
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie Electrique
• Date : Inscription en doctorat le 01/01/2025
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Génie électrique, électronique et télécommunications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAPLACE - Laboratoire PLAsma et Conversion d'Énergie
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : CS - Groupe Convertisseurs statiques
• Partenaire(s) de recherche : établissement délivrant conjointement le doctorat : Institut national polytechnique (Toulouse ; 1969-....)

Mots clés

Mots clés libres

Qab

Reconfigurable

Monophase

Triphasé

V2g

Qab

Reconfigurable

Single-phase

Three-phase

V2g

Résumé

Le travail de these doctorale porte sur le développement d'un convertisseur QAB (Quad Active Bridge) AC/DC de type résonant, conçu pour être reconfigurable entre les modes monophasé et triphasé. Ce dispositif présente des capacités bidirectionnelles permettant l'injection de puissance active et réactive, et il est destiné à être utilisé comme chargeur intégré à bord des véhicules électriques (on-board). Son design vise à implémenter des fonctionnalités avancées de soutien au réseau électrique, telles que celles offertes dans les applications Vehicle-to-Grid (V2G). Le convertisseur QAB AC/DC proposé est capable de fonctionner à des puissances de 6,6 kW en mode monophasé à 230 V et de 11 kW en mode triphasé à 400 V, tout en garantissant une isolation galvanique pour une sécurité accrue. Son fonctionnement bidirectionnel permet de contrôler la charge et la décharge des batteries de 800 V, ainsi que de gérer l'injection de puissance active et réactive dans le réseau. Ces capacités en font une solution intégrale pour les chargeurs de véhicules électriques, avec des avantages tant pour les utilisateurs que pour le système électrique. Enfin, le prototype sera validé par des tests expérimentaux qui évalueront son efficacité, sa stabilité et sa capacité à injecter de manière bidirectionnelle la puissance dans les modes monophasé et triphasé. Ces tests permettront également d'analyser son impact sur le réseau électrique, confirmant ainsi sa viabilité comme une solution avancée pour la prochaine génération de chargeurs intégrés aux véhicules électriques.

The doctoral thesis focuses on the development of a resonant-type QAB (Quad Active Bridge) AC/DC converter, designed to be reconfigurable between single-phase and three-phase modes. This device features bidirectional capabilities that enable the injection of both active and reactive power, making it suitable for use as an on-board charger for electric vehicles. Its design aims to implement advanced functionalities to support the electrical grid, such as those offered by Vehicle-to-Grid (V2G) applications. The proposed QAB AC/DC converter is capable of operating at power levels of 6.6 kW in single-phase mode at 230 V and 11 kW in three-phase mode at 400 V, while also providing galvanic isolation for enhanced safety. Its bidirectional operation allows for the control of charging and discharging of 800 V batteries, as well as the management of active and reactive power injection into the grid. These capabilities position it as a comprehensive solution for electric vehicle chargers, offering benefits to both users and the power system. Finally, the prototype will be validated through experimental tests that will evaluate its efficiency, stability, and bidirectional power injection capabilities in both single-phase and three-phase modes. These tests will also assess its impact on the power grid, thereby confirming its feasibility as an advanced solution for the next generation of integrated electric vehicle chargers.