Tolérance aux défauts et optimisation des convertisseurs DC/DC pour véhicules électriques à pile à combustible PDF Download
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Author: Damien Guilbert
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Ces dernières années, la fiabilité et la continuité de service des chaînes de traction sont devenus des défis majeurs afin que les véhicules électriques puissent accéder au marché grand public de l'automobile. En effet, la présence de défauts dans les chaînes de traction peut conduire à des dysfonctionnements dans les véhicules et ainsi réduire ses performances par rapport aux véhicules conventionnels. Dans l'hypothèse où des défauts électriques se produisaient, les chaînes de traction des véhicules électriques à pile à combustible devraient inclure des topologies et/ou contrôles tolérants aux défauts pour les différents convertisseurs DC/DC et DC/AC. Dans le cadre de ce travail de recherche, un focus est fait sur le convertisseur DC/DC associé à la pile à combustible de la chaine de traction. Ce dernier doit répondre aux problématiques majeures des applications véhicule électrique à pile à combustible à savoir : faible masse et petit volume, haute efficacité énergétique, réduction de l'ondulation de courant d'entrée et fiabilité. A la base d'une recherche bibliographique poussée sur les structures non-isolées et isolées appropriées pour des applications PàC, une topologie de convertisseur DC/DC entrelacé a été choisie permettant de respecter les contraintes des véhicules électriques à pile à combustible.Ce travail de thèse a ensuite consisté à dimensionner et contrôler la structure de convertisseur DC/DC tolérante aux défauts choisie pour les véhicules à PàC. Des algorithmes de gestion des modes dégradés de ce convertisseur ont été développés et implémentés expérimentalement. A ce titre, l'interaction PàC-convertisseur DC/DC a été étudiée. Une approche théorique, de simulation et expérimentale a été mise en oeuvre pour mener à bien ce travail.
Author: Damien Guilbert
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Ces dernières années, la fiabilité et la continuité de service des chaînes de traction sont devenus des défis majeurs afin que les véhicules électriques puissent accéder au marché grand public de l'automobile. En effet, la présence de défauts dans les chaînes de traction peut conduire à des dysfonctionnements dans les véhicules et ainsi réduire ses performances par rapport aux véhicules conventionnels. Dans l'hypothèse où des défauts électriques se produisaient, les chaînes de traction des véhicules électriques à pile à combustible devraient inclure des topologies et/ou contrôles tolérants aux défauts pour les différents convertisseurs DC/DC et DC/AC. Dans le cadre de ce travail de recherche, un focus est fait sur le convertisseur DC/DC associé à la pile à combustible de la chaine de traction. Ce dernier doit répondre aux problématiques majeures des applications véhicule électrique à pile à combustible à savoir : faible masse et petit volume, haute efficacité énergétique, réduction de l'ondulation de courant d'entrée et fiabilité. A la base d'une recherche bibliographique poussée sur les structures non-isolées et isolées appropriées pour des applications PàC, une topologie de convertisseur DC/DC entrelacé a été choisie permettant de respecter les contraintes des véhicules électriques à pile à combustible.Ce travail de thèse a ensuite consisté à dimensionner et contrôler la structure de convertisseur DC/DC tolérante aux défauts choisie pour les véhicules à PàC. Des algorithmes de gestion des modes dégradés de ce convertisseur ont été développés et implémentés expérimentalement. A ce titre, l'interaction PàC-convertisseur DC/DC a été étudiée. Une approche théorique, de simulation et expérimentale a été mise en oeuvre pour mener à bien ce travail.
Author: Arezki Fekik
Publisher: Elsevier
ISBN: 0323914039
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 349
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Book Description
Power Electronics Converters and their Control for Renewable Energy Applications provides information that helps to solve common challenges with power electronics converters, including loss by switching, heating of power switches, management of switching time, improvement of the quality of the signals delivered by power converters, and improvement of the quality of energy produced by renewable energy sources. This book is of interest to academics, researchers, and engineers in renewable energy, power systems, electrical engineering, electronics, and mechanical engineering. - Includes important visual illustrations and imagery of concise circuit schematics and renewable energy applications - Features a templated approach for step-by-step implementation of the new MPPT algorithm based on recent and intelligent techniques - Provides methods for optimal harnessing of energy from renewable energy sources and converter topology synthesis
Author: Hattab Maker
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 135
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Book Description
Ce mémoire de thèse est une contribution à la résolution du problème de l’optimisation de la gestion d’énergie dans un véhicule a pile a combustible. Ce véhicule est équipé d’une une pile de type PEMFC, utilisée comme source principale et un module de supercondensateurs comme source d’appoint de puissance. L’adaptation des niveaux de tension entre les sources et la charge dans le véhicule nécessite deux convertisseurs DC-DC, l’un de type Boost, l’autre Buck/Boost, permettant de maintenir constante la tension du bus continu et d’imposer la puissance ou le courant demandé par la charge. L’optimisation de la gestion d’énergie dans le véhicule a pour objectif d’établir une nouvelle loi de gestion d’énergie robuste et précise permettant d’améliorer les performances du véhicule en termes d’accélération et de longévité. Dans ce volet, la commande optimale sous contraintes a été adoptée. Elle a permis d’établir une gestion optimale de l’énergie provenant de la pile a combustible en tenant compte des contraintes subies par celle-ci. La commande par mode de glissement a été utilisée pour contrôler les convertisseurs DC-DC. Deux stratégies de cette commande ont été étudiées et réalisées expérimentalement : la première concerne une surface de glissement linéaire. La seconde utilise une surface de glissement munie d’une action intégrale. Ce travail a été clôturé par l’association des deux commandes pour contrôler les convertisseurs DC-DC pour forcer les deux sources du véhicule à suivre les trajectoires de référence fournies par la commande optimale. Les simulations ont permis de montrer la complémentarité entre ces deux commandes.
Author: Ahmed Boucherit
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
L'utilisation des plusieurs sources d'énergies de caractéristiques différentes, à bord du véhicule électrique VE) nécessite l'adoption de convertisseurs statiques. Ces derniers peuvent avoir la fonction de conditionneur 'énergie des différentes sources et/ou commander les machines électriques du véhicule.Généralement les VE disposent d'un bus continu « de quelques centaines de volts » dont la stabilité est assurée par un groupe de convertisseurs élévateurs de tension (du fait que les sources ont généralement un niveau de tension faible ; quelques dizaines de volts). Lors des démarrages/arrêts très fréquents du VE en mode urbain, les sources pourraient alimenter directement le moteur de traction sans avoir recours aux convertisseurs élévateurs de tension. Afin d'exploiter cette fonctionnalité, nous proposons d'explorer une deuxième architecture de convertisseur basée sur l'adoption d'un niveau de tension variable du bus continu. Dans cette approche, la tension minimale de ce dernier est fixée en fonction des niveaux de tensions disponibles du côté des sources et de la vitesse requise (niveau des f.é.m du moteur de traction). Ainsi, le rapport variable d'élévation de la tension est minimal à faible vitesse du véhicule en mode urbain et il est maximal à grande vitesse, en modes route et autoroute. Ceci apportera une amélioration du rendement énergétique de l'ensemble sources-moteurs notamment en mode urbain. Par ailleurs, l'utilisation grand public de ces véhicules exige des contraintes maximales de disponibilité (continuité de service) des fonctions principales notamment l'alimentation embarquée. A travers le travail de cette thèse nous proposons une nouvelle topologie du convertisseur de puissance entre les sources (une Pile à combustibles associée à un pack de super-condensateurs) et les charges (moteur de traction et réseau de bord alimentant les auxiliaires du véhicule). Ce convertisseur adopte une tension variable du bus continu et une redondance de l'alimentation du moteur de traction. Après la présentation du convertisseur proposé et son positionnement par rapport à la littérature, une analyse du fonctionnement et la modélisation de sa partie DC-DC est détaillée notamment à travers des résultats de simulation de ses différents modes. A ce titre un programme de simulation fine (à l'échelle des impulsions de commande) du système entier a été développé. Dans un deuxième temps, la commande automatique et rapprochée des interrupteurs de puissance a été développée en se basant respectivement sur la méthode de contrôle par petits signaux et la commande hystérésis de courant, triangulaire-rapport cyclique et triangulaire-sinus. Les résultats de simulation des fonctionnalités principales attendues mettent en évidence la faisabilité de l'architecture du convertisseur de puissance proposée. Enfin, une maquette expérimentale à échelle réduite a été développée dans le but de valider l'étude théorique. Les premiers tests expérimentaux de la partie DC-DC du convertisseur donnent des résultats satisfaisant et valident ainsi le processus de conception. Le travail futur sera la réalisation d'une maquette à échelle 1 dans laquelle la conception du refroidisseur sera intégrée en amont de la réalisation du plan de masse dudit convertisseur. Nous pensons que cela permettra une meilleure optimisation de l'espace à bord du véhicule et améliorera le rendement énergétique de la chaine de traction.
Author: Yun Zhang
Publisher: Springer Nature
ISBN: 9819706483
Category :
Languages : en
Pages : 289
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Book Description
Author: Hiba Al-Sheikh
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 140
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Book Description
Les progrès récents dans l'électronique de puissance ont joué un rôle majeur dans l'évolution de véhicules électriques hybrides. Aujourd'hui, les convertisseurs statiques sont largement utilisés dans les véhicules hybrides pour convertir l'alimentation à différents niveaux afin de contrôler le véhicule aux différents points de fonctionnement souhaités. Avec cette utilisation croissante des convertisseurs statiques dans les véhicules hybrides modernes augmente le besoin de méthodes efficaces de surveillance et de diagnostic de panne pour assurer la fiabilité, la sécurité et la disponibilité du groupe motopropulseur électrique automobile. Ainsi, cette thèse contribue au diagnostic de défauts des systèmes de convertisseurs de puissance. L'objectif est d’élaborer une stratégie de diagnostic approprié avec application à un convertisseur DC / DC à l’interface d'un système de stockage d'énergie hybride, batterie / supercondensateur, et la chaîne de traction électrique dans un véhicule électrique hybride. En premier temps, une approche de diagnostic de défauts capteurs par un banc de filtres de Kalman pour un système à commutations a été proposée. Pour la détection, un test GLR avec un seuillage utilisant les courbes ROC visant à diminuer la probabilité de fausses alarmes et augmenter la probabilité de bonne détection est proposé. En deuxième temps, les mesures existantes ont été aussi utilisées dans un schéma de traitement du signal sans modèle pour détecter et identifier les défauts de semiconducteurs de puissance du convertisseur utilisé. Enfin, les approches proposées ont été testées sur un prototype réalisé du convertisseur étudié.
Author: Ahmed Eid Moussa Shahin
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 108
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Book Description
Dans ce mémoire, nous avons étudié les convertisseurs d'interface permettant l'interconnexion d'une source basse tension non linéaire et d'un bus DC moyenne tension. La source choisie, pour l'étude, était une pile à combustible de type PEM. La structure de puissance retenue correspondant à la mise en cascade d'un convertisseur entrelacé en entrée et d'un convertisseur trois niveaux en sortie. Afin de dimensionner au mieux le convertisseur global, nous avons proposé un modèle analytique permettant de connaitre l'ensemble des pertes dans le système en fonction du point de fonctionnement et de ses paramètres. Nous avons montré que l'ensemble des pertes dans le convertisseur peut être modélisé par deux résistances non linéaires dont l'estimation est possible à partir des modèles moyens du convertisseur. Une commande basée sur le concept de platitude des systèmes différentiels a été utilisée pour assurer les différentes contraintes du système tout en obtenant des propriétés dynamiques élevées en asservissement et en régulation. Dans la dernière partie du mémoire, nous nous sommes intéressés aux solutions permettant de satisfaire les contraintes sur le taux d'ondulation de courant en entrée du convertisseur. Nous avons proposé et dimensionné une nouvelle structure de convertisseur permettant de supprimer les ondulations de courant générées par le convertisseur de puissance. Ce filtre actif se connecte en parallèle avec le convertisseur de puissance. Des résultats expérimentaux ont permis de montrer que le taux d'ondulation de courant d'un convertisseur élévateur a été réduit, le taux d'ondulation de courant passant de 23.3% à 1.9%.
Author: Guillaume Lefevre
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Category :
Languages : fr
Pages : 173
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Book Description
Les travaux présentés tout au long de ce mémoire ont pour objectif la conception d'un convertisseur destiné à produire, à partir d'une PAC de 2,5 kW, un réseau autonome 230V-50Hz. Ces recherches ont été menées en partenariat avec la société Axane (Air Liquide). L'accent a été plus particulièrement mis sur l'étage DC-DC afin de répondre au mieux aux contraintes spécifiques de la PAC, le rendement et la compacité étant les deux principaux critères à améliorer. Sur la base d'une structure de conversion adaptée aux entrées basse tension, nous avons voulu aborder les principaux aspects qui contraignent le concepteur : les semiconducteurs, les composants magnétiques ainsi que les problèmes thermiques. Ces divers points, modélisés à des degrés variables de finesse, nous permettront d'estimer le rendement, de cerner les points à améliorer mais aussi de tenter une optimisation plus globale en prenant en compte un maximum de variables. L'effort a plus particulièrement porté sur les composants magnétiques qui représentent un point d'achoppement à fort courant, ce qui nous a conduit à établir un processus de dimensionnement optimisé pour les inductances. La mise en œuvre pratique de ce convertisseur fait l'objet de la dernière partie de ce mémoire. Nous proposons à cette occasion une variante originale à commutation douce qui ouvre des perspectives d'amélioration du rendement.
Author: Abdallah Tani
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 119
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Book Description
Cette thèse s'inscrit dans la continuité des travaux menés sur les problématiques de la gestion d’énergie dans les systèmes multi-sources par le laboratoire GREAH. Elle est financée par la région Haute Normandie. Ce rapport présente quelques topologies des convertisseurs DC/DC utilisables à la fois pour les applications des véhicules hybrides électriques et des micro- réseaux résidentiels. Les topologies étudiées sont basées sur les convertisseurs DC/DC du type dévolteur-survolteur et dévolteur – entrelacé. Deux méthodes originales de la gestion d’énergie électrique pour les systèmes multi-sources sont proposées et leurs performances évaluées. Les méthodes de commande proposées permettent de découpler le rôle de la source principale d'énergie (batterie au lithium ou pile à combustible) à celui de la source de puissance (supercondensateurs), puis de gérer les échanges énergétiques entre les sources et la charge. Les méthodes proposées (approche fréquentielle et répartition de la puissance moyenne) consistent à décomposer le courant de la charge ou de la source polluante en deux composantes. La composante dynamique appelée composante haute fréquence est affectée aux supercondensateurs et la composante aux variations lentes ou nulle appelée composante basse fréquence est attribuée à la batterie au lithium ou à la pile à combustible. Pour une raison de coût, le banc expérimental est réalisé à l'échelle réduite. Les résultats expérimentaux obtenus ont permis d’évaluer les performances des topologies et des stratégies commande proposées.
Author: David Reusch
Publisher:
ISBN: 9780996649209
Category : DC-to-DC converters
Languages : en
Pages : 185
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Book Description
The intent of this handbook is to aid in the adoption ofGaN power transistors by examining power solutions for data centers and telecommunicationssystems through hardware examples. This handbook examines the benefits of enhancementmodegallium nitride FETs (eGaN® FETs) in power conversion applications with an inputvoltage range centered around 48 VDC with load voltage as low as 1 VDC.
