Description du sujet de thèse
Domaine
Défis technologiques
Sujets de thèse
Structure de type Dual Active Bridge à base d'Interrupteurs Synthétiques SiC pour la stabilisation active ultra-rapide d'un réseau électrique DC à faible inertie car basé sur des convertisseurs.
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Avec l'arrivée massive de technologies en courant continu (DC) sur le réseau électrique, et en particulier avec le photovoltaïque et le stockage électrochimique connecté réseau, une part croissante de l'énergie transite par des convertisseurs statiques. Contrairement aux réseaux à prédominance de machines tournantes, qui bénéficient d'une inertie élevée, les réseaux à dominance d'électronique de puissance n'ont qu'une inertie très limitée, et peuvent alors subir des pics, chutes, voire effondrement de tension très dynamiques. Des travaux portent sur l'inertie synthétique, émulée par un contrôle spécifique des convertisseurs statiques, mais ces approches dépendent des fabricants et ne s'appuient pas sur une normalisation établie. Une autre voie consiste à concevoir des équipements spécifiques dédiés à la stabilisation active des réseaux électriques à faible inertie, c'est ce que nous proposons d'explorer à travers cette thèse.
Un cas particulièrement contraignant concerne les réseaux à MVDC, qui reposent par construction à 100% sur les convertisseurs statiques, qui ont donc une inertie naturelle extrêmement faible, et imposent l'usage de convertisseurs statiques reposant sur des technologies spécifiques. Nous proposons dans le cadre de cette thèse l'étude et la preuve de concept d'un convertisseur relié à un réseau électrique MVDC à une tension de 6 à 12 kV, et permettant d'y apporter ou d'y prélever de très hauts niveaux de puissance de manière transitoire, de l'ordre de la dizaine de megawatt pendant une durée de 10 µs à 100 ms. Le système reposera un convertisseur isolé de topologie Dual Active Bridge (DAB) utilisant un bus capacitif à moyenne tension au primaire.
Ce sujet d'électronique de puissance, assez multiphysique, comporte plusieurs verrous technologiques. Des interrupteurs synthétiques (composants SiC mis en série, sujet d'une précédente thèse au laboratoire) devront être mis en œuvre dans un convertisseur DAB réel. L'alimentation fortement isolée des gate-drivers de ces interrupteurs synthétiques devra être conçue. Le dimensionnement du transformateur moyenne fréquence du DAB devra permettre, dans un volume à minimiser, de transférer une puissance très élevée de manière transitoire. Une attention particulière portera ainsi sur le caractère transitoire du dimensionnement, en cherchant à identifier les leviers permettant de maximiser, au sein d'une structure complexe, le ratio entre la puissance nominale et la puissance crête du convertisseur.
Une ouverture applicative sera également faite vers d'autres applications à puissance pulsée qui pourraient bénéficier de ce convertisseur, afin de tenir compte de leurs contraintes spécifiques.
Université / école doctorale
Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal (EEATS)
Université Grenoble Alpes
Localisation du sujet de thèse
Site
Grenoble
Critères candidat
Formation recommandée
Génie électrique
Demandeur
Disponibilité du poste
01/09/2026
Personne à contacter par le candidat
PIQUET BOISSON GUILLAUME < email supprimé pour raison de sécurité >
CEA
DES/DTS//LIRE
CEA Liten
Campus INES
50 avenue du Lac Léman
73375 Le Bourget-du-Lac
0479792164
Tuteur / Responsable de thèse
LEMBEYE Yves < email supprimé pour raison de sécurité >
Université Grenoble Alpes
G2ELAB
Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble
Bâtiment GreEn-ER, 21 avenue des martyrs, CS 90624
38031 Grenoble CEDEX
0476827097
En savoir plus
Domaine
Défis technologiques
Sujets de thèse
Structure de type Dual Active Bridge à base d'Interrupteurs Synthétiques SiC pour la stabilisation active ultra-rapide d'un réseau électrique DC à faible inertie car basé sur des convertisseurs.
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Avec l'arrivée massive de technologies en courant continu (DC) sur le réseau électrique, et en particulier avec le photovoltaïque et le stockage électrochimique connecté réseau, une part croissante de l'énergie transite par des convertisseurs statiques. Contrairement aux réseaux à prédominance de machines tournantes, qui bénéficient d'une inertie élevée, les réseaux à dominance d'électronique de puissance n'ont qu'une inertie très limitée, et peuvent alors subir des pics, chutes, voire effondrement de tension très dynamiques. Des travaux portent sur l'inertie synthétique, émulée par un contrôle spécifique des convertisseurs statiques, mais ces approches dépendent des fabricants et ne s'appuient pas sur une normalisation établie. Une autre voie consiste à concevoir des équipements spécifiques dédiés à la stabilisation active des réseaux électriques à faible inertie, c'est ce que nous proposons d'explorer à travers cette thèse.
Un cas particulièrement contraignant concerne les réseaux à MVDC, qui reposent par construction à 100% sur les convertisseurs statiques, qui ont donc une inertie naturelle extrêmement faible, et imposent l'usage de convertisseurs statiques reposant sur des technologies spécifiques. Nous proposons dans le cadre de cette thèse l'étude et la preuve de concept d'un convertisseur relié à un réseau électrique MVDC à une tension de 6 à 12 kV, et permettant d'y apporter ou d'y prélever de très hauts niveaux de puissance de manière transitoire, de l'ordre de la dizaine de megawatt pendant une durée de 10 µs à 100 ms. Le système reposera un convertisseur isolé de topologie Dual Active Bridge (DAB) utilisant un bus capacitif à moyenne tension au primaire.
Ce sujet d'électronique de puissance, assez multiphysique, comporte plusieurs verrous technologiques. Des interrupteurs synthétiques (composants SiC mis en série, sujet d'une précédente thèse au laboratoire) devront être mis en œuvre dans un convertisseur DAB réel. L'alimentation fortement isolée des gate-drivers de ces interrupteurs synthétiques devra être conçue. Le dimensionnement du transformateur moyenne fréquence du DAB devra permettre, dans un volume à minimiser, de transférer une puissance très élevée de manière transitoire. Une attention particulière portera ainsi sur le caractère transitoire du dimensionnement, en cherchant à identifier les leviers permettant de maximiser, au sein d'une structure complexe, le ratio entre la puissance nominale et la puissance crête du convertisseur.
Une ouverture applicative sera également faite vers d'autres applications à puissance pulsée qui pourraient bénéficier de ce convertisseur, afin de tenir compte de leurs contraintes spécifiques.
Université / école doctorale
Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal (EEATS)
Université Grenoble Alpes
Localisation du sujet de thèse
Site
Grenoble
Critères candidat
Formation recommandée
Génie électrique
Demandeur
Disponibilité du poste
01/09/2026
Personne à contacter par le candidat
PIQUET BOISSON GUILLAUME < email supprimé pour raison de sécurité >
CEA
DES/DTS//LIRE
CEA Liten
Campus INES
50 avenue du Lac Léman
73375 Le Bourget-du-Lac
0479792164
Tuteur / Responsable de thèse
LEMBEYE Yves < email supprimé pour raison de sécurité >
Université Grenoble Alpes
G2ELAB
Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble
Bâtiment GreEn-ER, 21 avenue des martyrs, CS 90624
38031 Grenoble CEDEX
0476827097
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