Technologies de mise en oeuvre et stratégies de configuration de réseaux de micro-convertisseurs - Application au photovoltaïque - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2013

Technologies de mise en oeuvre et stratégies de configuration de réseaux de micro-convertisseurs - Application au photovoltaïque

Résumé

Building one converter in power electronics involves a qualified staff in the field of conception, design, production, tests and prototype validation. The development of the converters would be much easier if there was one generic solution. Thus, an approach called " network of micro-converters " is proposed; it is based on one universal device called " elementary power cell " which represents one micro-converter. A matrix of elementary power cells could be built and configured in series or/and in parallel so that it would meet any power requirement. This thesis presents the state of the art on the approach network of micro-converters, and focuses on its development which could be a technological breakthrough. At first, the optimization of the elementary power cells in terms of volume, efficiency and power density is performed according to the existing standard fabrication processes. Integration of active devices does not deal only with the conception of one die; the whole design of the converter has to be taken into account with respect to the packaging, the assembly with the substrate and the interconnections of the components, in order to avoid parasitic phenomena, electrical and thermal constraints. The command and the configuration of the elementary cells are fundamental to achieve a high level of versatility of the network of micro-converters. Therefore, it is possible to configure DC/DC buck or boost converters with an adjustable transformation ratio. It is also possible to create systems for DC/AC power conversion. The realization of one prototype for a distributed photovoltaic system shows that this approach could be a competitive solution for the conventional converter structures dedicated to solar systems.
La conception d'un convertisseur est un travail pluridisciplinaire reposant sur un effort humain, un coût et une durée importants. Le développement des convertisseurs serait moins contraignant s'il existait une solution générique. C'est dans ce contexte que l'approche " Réseau de micro-convertisseurs " (RµC) est proposée. Un réseau de micro convertisseurs représente une matrice de micro-convertisseurs appelés aussi " cellules élémentaires " à partir desquels il est possible de répondre à n'importe quel cahier de charges par leur mise en diverses associations (Série et/ou Parallèle).Les travaux de cette thèse portent sur les moyens technologiques existant pour la réalisation d'un réseau de micro-convertisseurs. Une partie est consacrée à l'optimisation de la cellule élémentaire en terme de volume, d'efficacité et de densité de puissance. L'intégration des composants actifs ne se limite pas seulement à la conception d'une puce mais il est également nécessaire de prendre en compte le design du convertisseur, la manière dont vont être assemblés puis interagir les différents éléments afin de mieux gérer les phénomènes parasites et les contraintes thermiques. La commande et la configuration des cellules élémentaires sont au cœur de la versatilité d'un réseau de micro-convertisseurs. Dans ce contexte, il est possible de réaliser de convertisseurs DC/DC abaisseurs et élévateurs de rapport de transformation ajustable. Il est également possible de créer un réseau de micro-convertisseurs de conversion DC/AC. L'étude menée sur la réalisation d'un démonstrateur pour une application photovoltaïque va nous montrer que cette nouvelle approche pourrait être compétitive par rapport aux structures existantes d'électronique de puissance pour les applications solaires
Fichier principal
Vignette du fichier
Manuscrit_Final_Kerachev.pdf (9.09 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

tel-00990636 , version 1 (13-05-2014)
tel-00990636 , version 2 (08-09-2014)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00990636 , version 1

Citer

Lyubomir Kerachev. Technologies de mise en oeuvre et stratégies de configuration de réseaux de micro-convertisseurs - Application au photovoltaïque. Sciences de l'ingénieur [physics]. Université de Grenoble, 2013. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00990636v1⟩
500 Consultations
1315 Téléchargements

Partager

More