Conception et caractérisation d’un onduleur de courant triphasé à base de semi-conducteurs SiC 1,7kV pour l’application photovoltaïque
Auteur / Autrice : | Luis Gabriel Alves rodrigues |
Direction : | Jean-Paul Ferrieux |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Génie électrique |
Date : | Soutenance le 28/05/2019 |
Etablissement(s) : | Université Grenoble Alpes (ComUE) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire d'innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux (Grenoble) |
Jury : | Président / Présidente : Stéphane Lefebvre |
Examinateurs / Examinatrices : Jérémy Martin, Serge Bontemps | |
Rapporteurs / Rapporteuses : François Forest, Philippe Ladoux |
Mots clés
Résumé
Classiquement, la chaîne de conversion de l’énergie électrique des centrales photovoltaïques comporte un champ photovoltaïque (PV) délivrant une tension maximale de 1kV suivi d’un hacheur élévateur connecté à un onduleur de tension triphasé. Cette chaîne de conversion à deux étages (DC/DC + DC/AC) est ensuite raccordée sur le réseau moyenne tension au travers d’un transformateur BT/HTA. Dans l’objectif de simplifier les systèmes de conversion PV, ce travail de recherche s’intéresse à l’étude et la mise en œuvre d’une topologie DC/AC n’employant qu’un seul étage de conversion : l’Onduleur de Courant triphasé. Bien que relativement simple, l’Onduleur de Courant présente comme inconvénient majeur les pertes par conduction. Pour pallier ce problème, des interrupteurs à grand-gap au Carbure de Silicium (SiC) sont employés, ce qui permet de convertir de l’énergie de façon performante (η>98.5%) tout en gardant une fréquence de commutation élevée (plusieurs dizaines de kHz). Les modules à semi-conducteurs de puissance du marché n’étant pas compatibles avec ce type de convertisseur, des modules particuliers en SiC ont été développés dans le cadre de la thèse. La caractérisation dynamique de ces nouveaux modules est réalisée dans le but de servir de base à la conception d’un démonstrateur de l’Onduleur de Courant d’une puissance nominale de 60kW. Enfin, le rendement de la partie semi-conducteur de puissance est évalué par une méthode calorimétrique confirmant l’aptitude de la topologie à fonctionner à des fréquences de commutation supérieures. L’originalité de ces travaux réside principalement dans la conception, caractérisation et mise en œuvre de ce nouveau module de puissance adapté à cette topologie connue, mais peu étudiée à l’heure actuelle avec des interrupteurs au SiC.