Contribution à la conception, par validation numérique et expérimentale, et l’optimisation pour l’aéronautique de contacteur hybride haute tension DC

par Marc Buffo

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Shahrokh Saadate.

Soutenue le 22-02-2018

à l'Université de Lorraine , dans le cadre de École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine , en partenariat avec Groupe de recherche en énergie électrique de Nancy (Vandœuvre-lès-Nancy) (laboratoire) .

Le président du jury était Corinne Alonso.

Le jury était composé de Delphine Riu, Stéphane Lefebvre, Jean-Philippe Martin.

Les rapporteurs étaient Delphine Riu, Stéphane Lefebvre.

mots clés

• Méthode de caractérisation d'un contacteur
• Modèle d'arc
• Contacteurs hybrides
• Architectures hybride
• Optimisation évolutionnaire
• Objectifs aéronautiques
• Contacteurs électriques
• Systèmes dynamiques hybrides
• Arc électrique
• Calcul évolutionnaire
• Avionique

Résumé

Le concept de l'avion plus électrique a pour but de remplacer les différents types de transmissions de puissance aéronautique par des transmissions électriques. Le réseau électrique doit donc évoluer. Ce concept a inspiré le projet AEROCOTS dont une partie est la modification du moyen de coupure en un contacteur hybridé avec un circuit électrique. Afin de mieux comprendre ce qui se passe aux bornes du contacteur et vérifier qu'il n'y a pas apparition d'arc électrique, une méthode de caractérisation est employée pour obtenir un modèle complet du contacteur paramétré. Deux circuits électriques sont étudiés et l'absence d'un arc est vérifiée. Leur principe est de réduire à zéro le courant avant l'ouverture du contacteur. Leurs fonctionnements et leurs modèles sont vérifiés expérimentalement. Le choix du second circuit est justifié par un contrôle du courant à ouvrir. Une optimisation évolutionnaire, principe de la théorie de Darwin, est réalisée pour répondre aux objectifs aéronautiques

mots clés

• Characterization method of a contactor
• Arc model
• Hybrid Circuit Breaker
• Hybrid contactor
• Evolutionary optimization
• Aeronautical objectives

Titre traduit

Contribution to the design, by numerical and experimental validation, and optimization for aeronautics of DC high-voltage hybrid contactor

Résumé

The main goal of the more electrical aircraft is to substitute the different kind of transmission for the aeronautical power by electrical transmissions. The electric network has to evolve. This concept inspires the project AEROCOTS, which a part lies in the modification of the breaking means thanks to a hybrid contactor with an electrical circuit. To better understand what occurs between the contacts of the contactor and verified the absence of an electrical arc, a characterization method is employed to have a complete parameterized model of a contactor. Two electrical circuits are studied and the absence of an arc is verified. Their principle is to reduce to zero the current before the opening of the contactor. Their functioning and their models are experimentally verified. The choice of the second circuit is justified by a control of the opening current. An evolutionary algorithm, principle of the Darwin's theory, is realized to answer to the aeronautical objectives