Soutenance de thèse, Johan BOUKHENFOUF, 25 Fév. 2026

Développement des Convertisseurs Statiques DC/DC pour l’interconnexion des réseaux électriques haute tension à courant continu.

Design and Control of Modular Multilevel DC-DC Converters for HVDC Grid Interconnection

Mercredi 25 février, 12h00
Salle Laroche-Foucault, Arts et Métiers, Lille

Résumé : Cette thèse porte sur l’étude des convertisseurs DC-DC haute puissance pour les futurs réseaux HVDC, en se concentrant spécifiquement sur les topologies modulaires multiniveaux (MMC). L’objectif principal est d’identifier l’architecture offrant le meilleur compromis entre volume, efficacité et faisabilité industrielle. Trois topologies majeures sont analysées : le MMC-DAB (référence à deux étages), le MMC-AT et le M2DC (architectures à un étage). La méthodologie s’appuie sur une analyse approfondie des degrés de liberté disponibles afin d’optimiser le dimensionnement de ces structures. Cette étude comparative met en lumière le potentiel de réduction de volume et de pertes des topologies à un étage, tout en identifiant les limites du dimensionnement théorique face aux contraintes réelles, par exemple de fabrication des transformateurs (notamment les potentiels problème d’isolation sous contrainte DC). Enfin, après avoir défini les stratégies de contrôle appropriées, une validation expérimentale de la topologie M2DC est présentée pour démontrer ses performances dynamiques et sa viabilité.

Abstract: This thesis focuses on high-power DC-DC conversion for future HVDC grids, specifically targeting Modular Multilevel Converter (MMC) topologies. The primary objective is to identify the architecture offering the optimal trade-off between volume, efficiency, and industrial feasibility. Three main topologies are analysed: the MMC-DAB (two-stage reference), the MMC-AT, and the M2DC (single-stage architectures). The methodology relies on a comprehensive analysis of the available degrees of freedom to optimize the design of these structures. The comparative study highlights the potential reduction of volume and losses with single-stage topologies while identifying the limits of theoretical sizing regarding practical aspect such as transformer manufacturing constraints (particularly isolation issues under DC stress). Finally, following the definition of suitable control strategies, an experimental validation of the M2DC topology is presented to demonstrate its dynamic performance and viability.