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Convertisseurs multiniveaux de forte puissance à contrôle rapproché optimisé
17 janvier 2011
Ces travaux de recherche concernent la conception d’architectures de convertisseurs de forte puissance (de la dizaine de kW à la centaine de MW) permettant de garantir une grande qualité de formes d’ondes pour la transmission de l’énergie électrique. La recherche des topologies est systématiquement effectuée en adéquation avec les contraintes particulières liées à la charge, à la source d’énergie disponible, ou au processus. L’approche méthodologique est basée sur des combinaisons d’associations (imbrication en série, superposition en parallèle, parallélisation directe et en grand nombre, couplage magnétique, …) de cellules de commutation permettant d’exploiter au mieux les caractéristiques de semi-conducteurs actuels (Si et SiC Haute Tension) afin d’atteindre les niveaux de tension et/ou de courant souhaités. De nouvelles topologies de conversion complexes, aux performances améliorées, ont ainsi été mises à jour et brevetées. Elles requièrent toutefois une commande rapprochée adaptée permettant de réguler les grandeurs internes à forte dynamique temporelle (tensions flottantes, courants différentiels) qui exploite les degrés de liberté supplémentaires (redondance dans les états des interrupteurs) propres à chaque nouvelles structures développée. Ainsi, l’utilisation des techniques numériques avancées permet la conception conjointe du système de modulation (MLI multiniveaux) et de la commande des grandeurs d’états (à une échelle de temps pouvant atteindre la période de découpage). Ces différents aspects sont plus particulièrement traités dans le cadre de l’Action transversale IEP (Intégration en Electronique de Puissance) en collaboration avec le groupe de recherche Codiase du Laplace.
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Architecture d’onduleur triphasé à 3 niveaux, réalisée par une mise en parallèle de deux onduleurs triphasés avec coupleur magnétique DC300V – AC20ARMS [Thèses A.Leredde, S. Solano] |
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Compensateur de puissance réactive à gradateur MLI – 1,2 MVAR - Collaboration Direction de l’Ingénierie SNCF [2006-2010 / Thèse de A. Lowinsky] |
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Banc de caractérisation d’IGBT 6,5kV en commutation douce – En collaboration avec le Laboratoire commun PEARL / Alstom Transport [Thèse de J.Martin / 2007-2010] |
