La soutenance de thèse de Bouazza TAGHIA, intitulée « Modélisation en vue de l’optimisation paramétrique d’une chaine électromécanique pour la prévention des décharges partielles dans un actionneur aéronautique » a eu lieu le vendredi 24 novembre à 10h à l’Amphithéâtre A001 – ENSEEIHT.
Le jury :
Mme. Carole HENAUX, IES – Université de Montpellier, Membre
M. Laurent GERBAUD, G2Elab – INP Grenoble, Rapporteur
M. Stéphane DUCHESNE, LSEE – Université d’Artois, Rapporteur
M. Hubert PIQUET, LAPLACE – INP Toulouse, Directeur de thèse
M. David MALEC, LAPLACE – Université Paul Sabatier, Co-directeur de thèse
M. Thierry LEBEY, Safran Tech, Invité
M. Guillaume BELIJAR, IRT Saint Exupéry, Invité
Résumé:
Actuellement, la distribution à bord des aéronefs de l’énergie électrique en haute tension continue (HVDC) et l’utilisation de technologies de rupture telle que l’utilisation des semi-conducteurs à grand gap (SiC et GaN) dans les convertisseurs statiques sont parmi les leviers indispensables pour le développement de l’avion plus électrique. L’utilisation des semi-conducteurs à grand gap augmente la densité massique des convertisseurs ; cependant, leurs commutations rapides (quelques dizaines de ns) favorisent la création de surtensions dues aux phénomènes de propagation et de réflexion le long des harnais. Les surtensions peuvent dépasser le double de la tension du bus DC ; un tel niveau de tension, combiné avec les contraintes aéronautiques (basse pression et/ou haute température) peut engendrer des phénomènes de décharges partielles (DP) pouvant causer une dégradation prématurée du système d’isolation électrique (SIE). Dans ce contexte, les travaux de cette thèse concernent la fiabilité d’une chaine électromécanique (association : onduleur à MOSFET-SiC + harnais long + machine électrique) alimentée par le réseau HVDC 540V ; ils visent à intégrer la prévention des DP dans le bobinage d’une machine électrique dès les premières phases de conception.
D’une part, ces travaux de recherche visent à maitriser les surtensions, et pour cela nous proposons un modèle prédictif et large bande fréquentielle d’une chaine électromécanique triphasée ; sa bonne précision validée expérimentalement permet une meilleure compréhension des phénomènes de surtension, notamment, vis-à-vis de la commutation rapide de la technologie SiC. Le modèle proposé adopte une résolution fréquentielle à faible temps de calcul, ce qui est adapté à une utilisation dans des outils de conception par optimisation.
D’autre part, pour pouvoir tenir compte des DP dès la phase de conception, il est essentiel de connaitre le seuil d’apparition des décharges partielles (SADP) en fonction des paramètres de SIE (matériaux isolants, épaisseur) et des paramètres environnementaux (pression, température) : pour ce faire, nous proposons d’améliorer la formule analytique de DAKIN de calcul du SADP dans une approche regroupant des données bibliographiques et les résultats d’une vaste investigation expérimentale.
