Filtrage inovante avec onduleur grand gap multi-niveaux 70kVA

par Hans Hoffmann Sathler

Projet de thèse en Génie électrique

Sous la direction de Francois Costa et de Denis Labrousse.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Electrical, optical, bio-physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec SATIE - Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (laboratoire) , EPI - Electronique de puissance et intégration (equipe de recherche) et de École normale supérieure Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 18-09-2018 .


  • Résumé

    L'utilisation des transistors grand gap devient critique dans les applications en électronique de puissance, confronté au compromis entre les pertes et la compatibilité électromagnétique. En effet, l'augmentation de la vitesse de la commutation qui est offerte par ces nouveaux transistors de puissance pour réduire les pertes et la masse du système de refroidissement, va engendrer une augmentation des sources de perturbations électromagnétiques (EM) en fréquence, pouvant mettre en défaut l'intégrité d'un filtrage discret dont son efficacité est réduite au-delà quelques MHz à cause de ses composants parasites. Le Laboratoire SATIE a ainsi proposé des filtrages hybrides intégrés pour améliorer leurs performances et leurs densités de puissances en réduisant les effets inductifs et capacitifs parasites. Ces travaux donnent des résultats sur les convertisseurs DC-DC dans la gamme de fréquence [150kHz-30MHz] pour des électroniques de puissance de quelques Kilowatts. Ce travail de thèse s'inscrit donc dans ce travail complémentaire, à fort impact pour les industriels impliqués dans l'IRT Saint Exupéry. L'objectif général est d'augmenter la densité de puissance d'une chaîne électromécanique aéronautique de puissance 70kVA sur un réseau HVDC 540V avec un convertisseur multi-niveaux GaN, 20m de câble non blindé entre l'onduleur et un moteur synchrone triphasé 70kVA. L'objectif de cette thèse est la réduction de la masse du filtrage en travaillant sur la réduction du bruit de la source et de l'adaptation de la ligne d'impédance de la chaine.

  • Titre traduit

    Inovative Filter with multilevel inverter of 70kVA with wide band gap transistors


  • Résumé

    The use of WGB transistors becomes critical in power electronics applications, faced with the tradeoff between losses and electromagnetic compatibility. Indeed, the increase of the speed of the commutation which is offered by these new power transistors to reduce the losses and the mass of the cooling system, will cause an increase of the sources of electromagnetic disturbances in frequency, being able to put in default the integrity of a discrete filtering whose efficiency is reduced beyond a few MHz because of its parasitic components. The SATIE Laboratory has therefore proposed integrated hybrid filtering to improve their performance and their power densities by reducing parasitic inductive and capacitive effects. This work gives results on DC-DC converters in the frequency range [150kHz-30MHz] for power electronics of a few kilowatts. This thesis work is therefore part of this complementary work, with a strong impact for the industrialists involved in IRT Saint Exupéry.  The general objective is to increase the power density of a 70kVA aeronautical power drive system of 540V HVDC network with a GaN multi-level converter, 20m of unshielded cable between the inverter and a 70kVA three-phase synchronous motor. The objective of this thesis is the reduction of the filtering mass by working on the reduction of the noise generated by the source and the adaptation of the impedance line of the power drive system.