Modélisation, conception et contrôle d’une nouvelle topologie de convertisseur de puissance basée sur une approche impulsionnelle pour les applications industrielles

Topic description

En Français :

Les convertisseurs multiniveaux / multicellulaires sont largement utilisés dans

différents secteurs : énergie, automobile, aéronautique, ferroviaire, médical, militaire, marin

etc. Il existe plusieurs types de générateurs d'impulsions sur le marché, entre autres : générateurs à diode ultra-rapide ou générateurs à base de Si-MOSFET.

Les problèmes majeurs dans ces types de générateurs sont : le manque de contrôle (largeur d'impulsion, fréquence de répétition) ou la forme de l'impulsion de sortie dégradée.

De plus, les architectures ne sont pas modifiables, la maintenance de ces appareils est complexe et le prix est élevé. Dans ce contexte, la réalisation d’un nouveau type de générateur d’impulsions contrôlable est nécessaire.

Ce nouveau générateur d’impulsions sera développé à l’aide des topologies multiniveaux. Cette thèse proposée traite de la modélisation, de la caractérisation, du contrôle et débouche sur la conception d’un nouveau type de générateur d’impulsions de haute tension (HT 1KV).

Le développement de ce dernier sera basé sur une approche impulsionnelle destinée aux applications hautes fréquences (HF KHz). L’objectif final de cette

thèse sera de réaliser un nouveau générateur d’impulsions HT / HF à base de semi-conducteurs Carbure de Silicium (SiC) ou Diamant en intégrant un contrôle avancé afin de garantir la stabilité et la précision du système.

Il s’agira de développer un prototype de test à base de semi-conducteurs ultra-rapides. Enfin, ce prototype devra être utilisable dans plusieurs environnements de test (matériaux, médical etc.).

In English :

Multilevel / Multistage converters are widely used in different sectors : energy, automotive, aeronautics, medical, military, marine etc.

There are several types of pulse generators on the market, among others : ultra-fast diode or Si-MOSFET generators. The major problems in these types of generators are : lack of control (pulse width, repetition frequency) or degraded output pulse shape.

In addition, the architectures are not modifiable, the maintenance of these devices is complex and the price is high. In this context, the realization of a new type of controllable pulse generator is necessary.

This new pulse generator will be developed using multilevel topologies. This proposed PhD thesis deals with modeling, characterization, control and leads to the design of a new type of high voltage pulse generator (HV 1KV).

The development of this new topology will be based on an impulse approach intended for high frequency applications (HF KHz).

The end goal of this PhD thesis will be to produce a new HV / HF pulse generator based on Silicon Carbide (SiC) or Diamond semiconductors by integrating advanced control in order to guarantee the stability and accuracy of the system.

This will involve developing a test prototype based on ultra-fast semiconductors. Finally, this prototype should be usable in several test environments (materials, medical, etc.).

Starting date

11-06

Funding category

Other public funding

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