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Analyse comparative des topologies d'onduleurs multiniveaux utilisant des composants SiC/GaN
Analyse comparative des performances des onduleurs à 3 niveaux à base de semi-conducteurs SiC/GaN. Un outil de conception par optimisation, basé sur des modèles précis et conçu dans le but d'un prototypage rapide, est implémenté et utilisé pour dériver la cartographie des performances des topologies à 3 niveaux en termes de prix, pertes et volume. Cette analyse repose sur une large base de données de composants commercialisés, afin de guider les ingénieurs dans le choix de la topologie appropriée à différents niveaux de puissance.
Personnes impliquées : Les personnes impliquées dans ce travail sont : Meriem Ouzouigh (doctorante), Timothé Delaforge (Prof BFH), Jean-Luc Schanen (Prof UGA), Alain Lacarnoy (expert Schneider Electric)
Encapsulation liquide : performances sous contrainte pour modules à semi-conducteurs à grand gap
Cette étude explore l'utilisation de liquides diélectriques comme alternatives au gel silicone pour l'encapsulation de modules de puissance dans des conditions extrêmes (T > 250°C, impulsions de tension à front raide). Des caractérisations électriques (conductivité, permittivité, tension de claquage, initiation des décharges partielles) ont été réalisées avec des substrats immergés afin d’évaluer les limites en tension et en température des structures liquide/substrat, dans des conditions similaires à celles rencontrées dans les modules à semi-conducteurs à grand gap.
Personnes impliquées : Les personnes impliquées dans ce travail sont : Chencho DORJI (doctorant), Olivier LESAINT (DR CNRS), Rachelle HANNA (MdC, Grenoble INP).
Mise en œuvre d’une analyse de cycle de vie pour l’électronique de puissance : application à un convertisseur abaisseur
Le projet VIVAE a permis de développer des outils, méthodes et indicateurs d’éco-conception et de conception en vue de la circularité en électronique de puissance. En partenariat avec la société EATON, deux contributions majeures ont été produite : une méthode d’ACV Paramétrique pouvant être utilisée, a priori, c’est-à-dire avant la phase de fabrication, afin de proposer au concepteur d’électronique de puissance de degrés de liberté pour faire baisser les impacts environnementaux ; un arbre de décision et un indicateur de valeur résiduelle pour guider le choix en fin d’usage des convertisseurs d’EP ou encore les choix de conception des convertisseurs pour augmenter leur circularité.
Personnes impliquées : Ces travaux ont été soutenus par l’ANR et font partis du projet VIVAE. Les personnes impliquées sont : Tugce TURKBAY (candidate PhD) and Li FANG (candidate PhD), Pierre LEFRANC (MCF G-INP), Maud RIO (MCF UGA), Benoît SARRAZIN (IR G-INP), Yannis ROSSET (Ingénieur G-INP) Thècle ALIX (MCF Arts et Métiers Bordeaux), Yves LEMBEYE (PR UGA), Julien MELOT (Ingénieur EATON), Nicolas PERRY (PR Arts et Métiers Bordeaux) and Jean-Christophe Christophe CREBIER (DR CNRS)
Nouveau concept de packaging modulaire 3D assemblé par pression et mousses métalliques
Proposition d’un nouveau concept de packaging 3D pour des puces SiC MOSFET 1,2kV basé sur l’utilisation de prépackages monopuce permettant un refroidissement et une isolation double-face. Les prépackages sont assemblés via des cartes mères et mousses métalliques compressées par un système de pression externe. L’inductance parasite des cellules de commutation est de l’ordre de 2,5 nH. Modularité et démontabilité sont toutefois d’avantage prises en compte que dans les technologies classiques.
Personnes impliquées : Paul Bruyere (doctorant), Yvan Avenas (Pr G-INP) et Eric Vagnon (MdC ECL) financé par les projets Pack-Ambition Recherche TAPIR et ANR DESTINI (ANR-21-CE05-0037)
Modélisation et Commande Optimale d'un Convertisseur Multi-Active Bridge (MAB)
Le domaine des « routeurs énergétiques » permettant d’interconnecter plusieurs sources, charges, stockages et réseaux se développe. L’usage de transformateurs multi-enroulements pour le couplage permet d’optimiser l’architecture matérielle et offre un grand nombre de possibilités de commande, mais nécessite d’optimiser les points de fonctionnement. L’originalité du travail est de ne pas faire d’hypothèse sur les grandeurs de commande, mais d’optimiser en temps réel les points de fonctionnement à l’aide d’un algorithme embarqué dans le contrôleur.
Personnes impliquées : Rébecca Tarraf (candidate PhD) et David Frey (MCF UGA)
Optimisation d’interconnexions de puissance sous contraintes électromagnétiques et thermique
L’électrification massive des applications domestiques et industrielles conduit à la mise en tension de matériaux comme le cuivre abondamment utilisés pour les connexions électriques des systèmes. Son coût est passé de 1,5 €/kg en 2020 à 10 €/kg dès 2022 conduisant à minimiser la quantité utilisée au détriment des pertes joule à charge de l’exploitant. La minimisation des pertes joule dues à la fréquence dans les conducteurs a été bien étudiée, mais la prise en compte des contraintes thermiques notamment dans les espaces clos n’a jamais été intégrée au processus de conception.
Personnes impliquées : Le G2Elab, fort de son expérience dans la modélisation des interconnexions s’est associé à la société Gindre-Duchavany, engagée depuis 1823 dans la transformation du cuivre, recyclable à l’infini, pour la conception innovante des connexions électriques. Personnes impliquées coté G2Elab : A. Dantondgi, E.Clavel, J.Roudet