Soutenance HdR, François Gruson, 28 octobre 2022

CONTRIBUTION AU DÉVELOPPEMENT DE CONVERTISSEURS MODULAIRES ET MULTINIVEAUX POUR LES RÉSEAUX ÉLECTRIQUES

Vendredi 28 octobre 2022 september 29, 10h00
Salle La Rochefoucauld, Arts et Métiers Sciences et Technologies, Campus de Lille

Résumé

L’équipe réseau du L2EP s’intéresse aux problématiques émergeant de la décentralisation des sources de production et la production intermittente à base d’Énergies Renouvelables. Ces sources intermittentes nécessitent une interface active d’électronique de puissance.

Un axe de recherche de l’équipe se focalise sur les aspects dynamiques et la stabilité du réseau avec un fort taux de pénétration de source connectée via des interface d’électronique de puissance. Elle s’intéresse aux technologies de conversions de
systèmes connectés au réseau, leurs contrôles aussi bien local (rapproché et éloigné) que global (réglage primaire, secondaire du réseau). Cet axe est au croisement des compétences en électronique de puissance et sur les réseaux électriques. Une forte activité de cette décennie dans cet axe a été réalisée dans le contexte du transport en haute tension continu (HVDC) basé sur des câbles souterrains (ou sous-marins pour les applications off-shore). Cette technologie propose une alternative intéressante au transport en haute tension alternatif pour de longue distance. Cette évolution doit beaucoup à l’avènement du Convertisseur Modulaire Multiniveau (MMC). Le besoin en recherche dans ce domaine porte sur les points suivants :

• Les topologies de convertisseur HVDC/HVAC, leurs dimensionnements et leurs contrôles
• L’étude de l’intégration de ces topologies dans les réseaux HVAC et HVDC, la supervision et l’interaction dynamique entre ces réseaux
• L’étude en mode défaillant, aussi bien coté composant que défaillance système comme un court-circuit.

Pour répondre à ces enjeux scientifiques, j’ai développé au cours de cette décennie des outils de compréhension, de dimensionnement des topologies de convertisseur pour le réseau. Cette compréhension passe par le contrôle de la topologie pour terminer par son intégration et son exploitation dans les réseaux. La synthèse de mes travaux de recherche sur le développement de convertisseurs modulaires et multiniveaux pour les réseaux électriques et se décompose en quatre chapitres.

Le premier chapitre illustre une méthodologie permettant de faire évoluer les topologies de convertisseurs statiques de la basse tension vers la haute tension et la haute puissance.

Le second chapitre scientifique synthétise la méthodologie de modélisation dynamique pour aboutir à une architecture de commande.

Le troisième chapitre scientifique présentera une méthodologie de dimensionnement des condensateurs des sous-modules et d’estimation des pertes et du rendement. L’interaction avec le contrôle adopté sera mise en évidence.

Le dernier chapitre scientifique se focalisera sur le principe de développement de prototypes de convertisseurs modulaires et multiniveaux développé lors de cette décennie sur la plateforme EPMLab.

Pour terminer, une dernière partie sera l’occasion de conclure et d’évoquer la poursuite des travaux de recherche, en présentant un axe décomposé en différentes pistes, à court, moyen ou long terme.