Systèmes de distribution d'énergie robustes exploitant des convertisseurs CC-CC efficaces

L’essor de l’électrification et l’intégration des énergies renouvelables dans les secteurs industriels et automobiles modernes ont intensifié la demande de systèmes de gestion de l’énergie performants et efficaces. Les convertisseurs DC-DC jouent un rôle fondamental dans des applications telles que les véhicules électriques, les systèmes industriels et l’électronique grand public, en stabilisant et optimisant le flux d’énergie sous des charges variables et dans des conditions environnementales fluctuantes. Cette thèse apporte une contribution significative dans le domaine en abordant les défis techniques des convertisseurs DC-DC. Elle y parvient en concevant des systèmes efficaces et thermiquement intelligents via l’intégration de contrôleurs basés sur des boucles à verrouillage de phase (BVP), une modélisation précise des composants, et des capteurs thermiques avancés. Les recherches ont débuté par la conception de contrôleurs BVP adaptés aux convertisseurs abaisseurs (Buck) et Zeta, visant à fournir des temps de réponse rapides et une stabilité robuste même sous des conditions de charge fluctuantes. Les résultats expérimentaux obtenus pour le convertisseur abaisseur, présentés lors de la conférence LASCAS, ont démontré un rendement maximal de 93,5%, avec une ondulation de tension réduite à 35 mV dans des conditions d’exploitation typiques. Ce résultat est notable, car il dépasse le rendement actuel des convertisseurs abaisseur de pointe, contribuant ainsi à l’avancement de l’électronique de puissance. Par ailleurs, le convertisseur Zeta, détaillé dans un article soumis à IEEE Access, a atteint une sortie stable avec une régulation de charge inférieure à 0,1% pour une large gamme de variations d’entrée, tout en maintenant une efficacité de 94% sous des charges nominales. Ces résultats soulignent la robustesse et l’adaptabilité des contrôleurs conçus, caractéristiques essentielles pour les applications réelles où une régulation de tension constante est cruciale. En plus de l’amélioration des techniques de contrôle, cette recherche aborde les limitations des modèles de composants conventionnels qui négligent souvent des éléments tels que la résistance série de l’inducteur et la résistance en conduction des MOSFET, ce qui entraîne des inexactitudes dans les simulations. La nouveauté de cette recherche réside dans l’intégration exhaustive de ces paramètres dans le modèle, qui a démontré une forte fidélité avec les performances réelles, améliorant ainsi la précision de la prévision des réponses transitoires et stationnaires sous des charges de forte intensité par rapport aux modèles traditionnels. Cette approche de modélisation avancée permet de mieux aligner les résultats de simulation avec les mesures pratiques, offrant ainsi un cadre de conception de convertisseurs plus fiable et de haute précision.