Commande avancée de convertisseurs de puissance : application aux réseaux électriques embarqués

par Ion Ghita

Projet de thèse en Automatique

Sous la direction de Emmanuel Godoy et de Dominique Beauvois.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication , en partenariat avec L2S - Laboratoire des signaux et systèmes (laboratoire) , Systèmes (equipe de recherche) et de CentraleSupélec (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    Contexte de la thèse Dans les dernières années, le respect de l'environnement est devenu une des grandes préoccupations des clients du secteur automobile. Les constructeurs cherchent à réduire les émissions carbones de ses produits et les véhicules hybrides ou purement électriques apparaissent comme une alternative viable aux véhicules thermiques. Un des éléments importants de la réussite de la commercialisation des véhicules électriques est la recharge de la batterie qui peut être effectuée par différents moyens, avec des chargeurs embarqués/débarqués, à domicile ou sur la voie-publique. Dans ce domaine un système de charge performant doit notamment : - Être robuste vis-à-vis des contraintes extérieures : perturbations réseaux, impédances de ligne, charges de plusieurs véhicules en même temps. - Avoir un bon rendement entre la puissance puisée à la prise et celle délivrée à la batterie. - Une bonne maitrise des courants harmoniques rejetés sur le réseau électrique. - Respecter les différentes contraintes réglementaires liées aux perturbations émises. Ces quatre points correspondent donc aux principaux enjeux d'une loi de commande performante pour un chargeur. Dans ce contexte, les convertisseurs de puissance (AC/DC – DC/DC) sont des composants centraux dans les chargeurs électriques et une loi de commande de ces éléments permet d'obtenir un meilleur niveau de performance. Ces travaux s'inscrivent dans la continuité de travaux précédents, ayant donné lieu à plusieurs thèses avec financement CIFRE, en collaboration avec Renault dans le contexte de la voiture électrique (mais non seulement) : - D'un point de vue industriel, le doctorant s'appuiera sur l'expertise, l'expérience et les moyens d'essai de Renault dans le domaine de la traction électrique dans le transport automobile. - D'un point de vue académique les travaux bénéficieront des compétences du « pôle Systèmes », au sein du laboratoire L2S, dans le domaine de la modélisation multi-physique, la conception des lois de commande et l'optimisation qui pourra être mise en œuvre en vue d'améliorer les architectures matérielles envisagées. L'encadrement sera assurée par : - Emmanuel Godoy (professeur, HDR, directeur de thèse) et Dominique Beauvois (professeur, co-encadrant) du point de vue académique. - Pedro Kvieska (Ingénieur, Docteur, Ecole Centrale de Nantes) pour l'encadrement industriel au sein de Renault. Objectifs de la thèse L'ensemble des éléments précédents motivent ainsi à envisager, dans le cadre d'une thèse CIFRE, non seulement la conception de lois de commande innovantes pour les chargeurs embarqués dans le cas de structures matérielles imposées, mais aussi l'évolution des architectures existantes en vue d'améliorer le niveau de performance ou de prestation. Les deux premières années des travaux de thèse porteront essentiellement sur les études méthodologiques des lois de commande dédiées. Au cours la troisième année de thèse les travaux porteront plus largement sur la mise en œuvre des architectures envisagées et des stratégies de commande étudiées : implantation des nouvelles stratégies sur prototypes sur banc d'essai et selon la transposabilité des stratégies proposées, prototypage de ces dernières sur les véhicules électriques déjà existants. Une grande partie de la dernière année sera naturellement consacrée à la rédaction de la thèse de doctorat et à la préparation de la soutenance.

  • Titre traduit

    Advanced control of power converters : application to the embedded electric networks


  • Résumé

    In the last few years the question of respecting the environment became a central concern of car users. The electric cars respond to the public trend of reducing the toxic emissions of conventional cars. The success of electric cars depends on the charging of the batteries, charging done either at home or on the public domain. The charging system has to respond to the following performance criteria: -robustness to exterior constraints: network perturbations, line impedance, multiple simultaneous charging of vehicles. -a good efficiency for the power transfer between the received power and the power delivered to the battery. -respecting the power distributer constrains for network harmonic pollution. These three points impose the need for efficient control laws for the battery charger. In this context, the power converters (AC / DC - DC / DC) are key components in electrical chargers , an improved control law of these elements can provide a better level of performance for the charger. This work is a continuation of previous work that resulted in several theses with CIFRE funding, in collaboration with Renault in the context of the electric car (but not only): - From an industrial viewpoint, the doctoral student will draw on the expertise, experience and Renault's test facilities in the field of electric traction in the automotive transport. - From an academic point of view the work will benefit from the skills of the working group 'System control' within the L2S laboratory, in the field of multi-physics modelling, design of control laws and optimization. Supervision will be provided by: - Emmanuel Godoy (Professor, HDR, advisor) and Dominique Beauvois (professor, co-director) of the academic point of view. - Pedro Kvieska (Engineer, Doctor, Ecole Centrale de Nantes) for industrial management within Renault. Objectives of the thesis The first two years of thesis work will focus on methodological studies of dedicated control laws. During the third year the work will be focused on the implementation of the proposed architectures and control strategies by: implementing of the new control strategies as prototypes on test bench and on the transferability of the proposed control approaches. A big part of the last year will naturally be devoted to the writing of the doctoral thesis and the preparation of the defence.