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L’électrification intelligente au service de la transition énergétique

Smart electrification towards energy transition

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Soutenance de thèse d'Adrien VOLDOIRE

Publié le 21 septembre 2020
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2 octobre 2020

Soutenance de thèse de
Adrien VOLDOIRE intitulée
"Outil de développement et d’optimisation dédié aux onduleurs SiC de forte puissance"


En raison des restrictions dues à la Covid-19, seul un nombre restreint de personnes pourra assister à la soutenance en présentiel mais vous pouvez assister à la soutenance à distance au lien suivant :  https://global.gotomeeting.com/join/350788005

Vendredi 2 octobre 2020 à 10h30


amphithéâtre Ampère (1-A-002)
G2Elab
site GreEn-ER
21 avenue des Martyrs
38000 Grenoble.


Accès Tram B, arrêt Cité internationale

Vendredi 2 octobre 2020

diplome

diplome

Résumé
La volonté de diminuer la consommation en carburant en aéronautique amène à repenser les architectures de distribution et de conversion de puissance embarquées. L’utilisation d’un outil d’optimisation déterministe apparait comme une solution prometteuse pour prendre en compte les compromis intrinsèques aux convertisseurs statiques en pré-dimensionnement, avec pour objectif de minimiser leur masse. Un outil d’optimisation est donc proposé pour apporter des éléments de comparaison entre différentes topologies d’onduleur et entre différentes solutions technologiques.Le développement de l’outil passe par l’élaboration de modèles analytiques pour être compatible avec l’utilisation d’un algorithme à base de gradients. Une analyse harmonique reposant sur des transformées de Fourier permet de reconstituer les ondulations de chaque signal, en regard des normes aéronautiques. La modélisation s’intéresse également à la construction de modèles pour les composants passifs et actifs, permettant en particulier d’évaluer les pertes et donc le rendement du convertisseur. L’intégralité des modèles développés fait l’objet d’une validation expérimentale sur un prototype à 10 kW.L’utilisation d’un algorithme à base de gradient n’étant pas classique en électronique de puissance, des études sont menées pour valider la méthodologie proposée. Ces études montrent l’adéquation du choix d’un tel algorithme avec le besoin de pré-dimensionnement, tout en indiquant ses limites et les perspectives. Enfin, l’outil d’optimisation est utilisé pour comparer différentes solutions architecturales et technologiques sur des cas d’application aéronautiques. Les résultats obtenus sont discutés en regard des méthodes de dimensionnement classiques.

Abstract
The exponential development of aircraft transportationis a threat in the context of global warming. One of the solutions investigated consists in increasing the amount of embedded electrical power systems and actuators. Using a deterministic optimization tool appear as a promising solution to take into account the multiple compromises in a power converter design during the pre-design step, with the goal to minimize the weight. An optimization tool is proposed to bring comparative elements between different inverter topologies and technological solutions.The development of the tool requires elaborating analytical models to be compliant with the gradient-based algorithm. Harmonic analyses with Fourier transform enable calculating the signal ripples, to respect aircraft standards. Components are also designed precisely with appropriate loss models to estimate the converter efficiency. All the developed models are experimentally validated with a 10 kW prototype. As the use a gradient-based algorithm is not common in power electronics, studies are carried out to validate this proposed methodology. These studies show the effectiveness of the algorithm choice in the pre-design step, and indicates some limits and forecasts. Finally, the algorithm is used to compare different architectural and technological solutions on aircraft cases. The results are discussed regarding classical sizing methodologies.

Les membres du jury sont :

M. Bruno ALLARD Professeur à l’INSA Lyon (Ampere), Examinateur
M. Éric LABOURÉ Professeur à CentraleSupelec (GeePs), Rapporteur
M. Thierry MEYNARD Directeur de Recherche CNRS à l’ENSEEIHT (LAPLACE), Rapporteur
M. Jean-Luc SCHANEN Professeur à l’Université Grenoble Alpes (G2Elab), Directeur de thèse
M. Jean-Paul FERRIEUX Professeur à l’Université Grenoble Alpes (G2Elab), Co-directeur de thèse
M. Cyrille GAUTIER Docteur Ingénieur à la Société SAFRAN Tech, Co-encadrant

 
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mise à jour le 21 septembre 2020

A
Laboratoire G2Elab Laboratoire G2Elab
Bâtiment GreEn-ER, 21 avenue des martyrs - CS 90624
Grenoble
38031 Grenoble Cedex 1
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