L’électronique de puissance dans les réseaux électriques

Ce thème de recherche à pour objectif d’étudier les convertisseurs à transformateurs moyenne fréquence multi-enroulements permettant de connecter de manière isolée plusieurs sources/charges tout en adaptant les niveaux de tension. L’objectif de ces structures est de diminuer le nombre d’étages de conversion par rapport à un ensemble de structures DAB classique. Les activités de recherche s’intéressent non seulement à l’étude de la structure matérielle et notamment le transformateur, mais également au contrôle de celle-ci afin notamment d’optimiser le rendement quel que soit le point de fonctionnement en jouant sur les nombreuses possibilités de réglage.

Dans le cadre de la mobilité électrique, et surtout autour des thématiques de recharge bidirectionnel des véhicules électriques, les convertisseurs résonnants sont particulièrement indiqués grâce à la facilité relative de les rendre bidirectionnels et la présence d’une isolation galvanique. L’équipe s’est impliquée dans l’élaboration de convertisseurs à double résonnance (CLLC) et dans leur commande dans le cadre de projets de thèse et de partenariats industriels. Les travaux ont porté sur le design d’un coupleur sans contact de 20kW, la proposition de solution originales de réalisation des capacité résonnantes et sur la mise en œuvre de commandes adaptées pour la bidirectionnalité.
 

Que ce soit pour des raisons d’optimisation de fonctionnement sur un profil de mission, de redondance, de capacité d’atteindre des niveaux de tension élevés pour les systèmes moyenne ou haute tension ou encore de standardisation, le fait d’avoir des structures d’électronique de puissance modulaires présente de nombreux atouts.

Les travaux de recherche visent à étudier l’association de cellules élémentaires comme les DAB, mais également les structures multiniveaux séries et parallèles, ainsi que les contrôles énergétiques internes et externes. De fait du grand nombre de cellules associées dans certaines structures et de la nécessité d’équilibrer les contraintes, des méthodes d’observation et de contrôles innovantes sont développées.

Une partie des études menées sur les structures modulaires se focalisent sur la récupération d’information par la fonctionnalisation de couplages multiphysiques entre modules d’électronique de puissance (couplages thermiques, magnétiques, acoustiques…) à des fins de contrôle décentralisé et de diagnostic.

Ce dernier axe vise plus particulièrement l’intégration des convertisseurs dans les réseaux électriques. La spécificité de cette approche est de proposer des structures de conversions allant au-delà des fonctions classiques existantes en développant des solutions originales et des optimisations pas seulement au niveau du convertisseur, mais en prenant en compte le système global et sa complexité/variabilité. L’objectif est de prendre en compte les caractéristiques réelles du réseau et des systèmes de conversion afin d’utiliser au maximum leurs capacités. Pour cela, on s’autorise à faire bouger les lignes habituelles des rôles entre systèmes de conversion, protection et lignes.