Cette tâche 1 développe un convertisseur statique à forte densité de puissance, haut rendement, utilisant des composants à grand gap et pouvant fonctionner à température élevée. Les deux aspects novateurs de cette tâche sont donc que ce convertisseur fonctionnera à la fois en haute fréquence et en haute température.
T1.1 : Modélisation haute fréquence, estimation des pertes
Cette première sous-partie vise le développement de méthodes de caractérisation et de modélisation haute fréquence des composants rapides (SiC et Gan) sous contraintes (courants, tension, température etc.) Les modèles obtenus seront utilisés pour l’estimation des pertes en conduction et en commutation des composants rapides (T1.2) mais également l’évaluation des perturbations électromagnétiques induites par les convertisseurs (T1.4). Les aspects thermiques de ces composants nécessiteront une forte interaction avec les travaux réalisés dans la tâche 5 de ce projet.
T1.2 : Structures de conversion à composants rapides, faibles pertes
Les composants rapides caractérisés (T1.1) seront utilisés dans des structures de conversion afin d’évaluer leurs performances énergétiques.
Objectif : déterminer le rendement du système global, incluant les composants actifs et passifs dans le cadre d’une application spécifique. Cette tâche 1.2 apporte une réflexion approfondie sur le choix des structures les plus adaptées au fonctionnement à haute fréquence et à faibles pertes. Afin d’améliorer la fiabilité de ces convertisseurs haute fréquence, des dispositifs de surveillance capables de détecter, de caractériser, d’isoler et de prédire les défauts seront étudiés.
T1.3 : Commande rapprochée
Mettre en œuvre des circuits de commande de grille, les stratégies de contrôle MLI spécifiques afin de répondre aux contraintes imposées par l’utilisation de composants rapides dans des convertisseurs haute fréquence (vitesses de commutation, haute température, CEM, etc.)
Des méthodes d’identification particulières aux systèmes hybrides permettront de modéliser expérimentalement les premiers prototypes afin d’analyser les comportements réels et de caler les modèles numériques de conception. Cette tâche est préliminaire à la tâche 4.
T1.4 : CEM et filtrage
Filtre CEM
Les éléments de filtrage constituent une part importante du volume du convertisseur. L’augmentation de la fréquence de fonctionnement permet une réduction des dimensions de ces éléments. Ainsi, en vue d’augmenter la densité de puissance, les modèles haute fréquence développés dans la T1.1 seront utilisés pour optimiser les différents aspects : émissions conduites et rayonnées, connectique (PCB), dimensionnement du filtrage à base de composants magnétiques toriques ou planar, méthode de mesure du rayonnement magnétique en champ proche des filtres CEM et des convertisseurs. La connectique de type circuit imprimé (PCB) ou bus bars est un élément crucial dans la conception du convertisseur à haute fréquence qui nécessitera une étude spécifique basée sur une collaboration industrielle.
A ce stade, le choix de la fréquence de fonctionnement du convertisseur est un facteur déterminant.
Organisation scientifique du projetCE2I
