Thèse soutenue

Conception d’un entraînement électrique à aimants permanents et à haute fréquence de conversion d’énergie
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Auteur / Autrice : Mathieu Gerber
Direction : Noureddine TakorabetFarid Meibody-Tabar
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie électrique
Date : Soutenance le 16/12/2021
Etablissement(s) : Université de Lorraine
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de recherche en énergie électrique de Nancy (Vandœuvre-lès-Nancy)
Jury : Président / Présidente : Carole Hénaux
Examinateurs / Examinatrices : Noureddine Takorabet, Farid Meibody-Tabar, Mohamed Fouad Benkhoris, Abdesslem Djerdir, Christophe Espanet
Rapporteurs / Rapporteuses : Mohamed Fouad Benkhoris, Abdesslem Djerdir

Résumé

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La santé et l’environnement sont impactés par notre manière de nous transporter, les moteurs à combustion interne rejettent des émissions qui doivent être limitées. Ainsi, nous connaissons depuis quelques années l’avènement de véhicules de moins en moins polluants, l’électrification des véhicules est vue comme la réponse la plus adaptée aux exigences de diminution des émissions polluantes qui sont imposées par les normes européennes. Les machines électriques haute vitesse sont nécessaires à cette électrification, les études de l’état de l’art montrent qu’elles sont construites sur des rotors à faible polarité et les électroniques de puissance à fréquence de découpage réduite afin de limiter les pertes dans la machine et dans l’électronique de puissance. Les composants actuels permettent de fonctionner théoriquement à des fréquences relativement plus importantes, tout en limitant leurs pertes. Les travaux menés dans cette thèse seront orientés vers l’étude des chaînes d’entraînements fonctionnant à haute fréquence de conversion d’énergie pour des applications de compression d’air électrique pour véhicule mild-hybrid. Le résultat de cette étude montrera l’intérêt de la machine fonctionnant à haute fréquence pour la réduction de masse qu’elle peut présenter. Une structure machine industriellement réalisable est proposée afin de profiter des fréquences de conversion électromagnétiques élevées par l’augmentation en polarité de la machine. Une architecture d’alimentation est aussi proposée permettant de contrer les principales contraintes générées par la haute fréquence. L’utilisation de machine électrique rapide et fonctionnant sur un réseau de bord présentant une tension faible créent des contraintes sur son bobinage, l’utilisation de fréquences de découpage fonctionnant à haute fréquence de découpage génèrent des perturbations qui doivent être limitées pour être en accord avec les normes automobiles. Nous proposons un ensemble convertisseur machine optimisé, étant optimisé pour accorder le fonctionnement de la machine et de son alimentation, tout en étant économiquement et industriellement réalisable.