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International audience; L'avion plus électrique est une cible de développement majeure chez les constructeurs aéronautiques. Cette évolution implique la conception de systèmes de conversion d'énergie électrique fiables, modulaires et performants, en particulier du point de vue de la puissance spécifique. Ces systèmes de conversion sont souvent couplés avec des systèmes de stockage d'énergie (type batterie) permettant dans certaines situations de rendre l'avion énergétiquement autonome grâce à une source de puissance indépendante des principaux organes de production d'énergie. A cette interconnexion batterie - réseau de bord correspond un rapport de tension élevé ce qui, ajouté aux fortes valeurs de courant de la basse tension, fait des convertisseurs chargés d'assurer cette fonction des objets particulièrement délicats à réaliser. Le travail présenté ici présente la conception et la réalisation d'un convertisseur de puissance isolé réversible permettant l'interconnexion d'un bus basse tension 28 V (typiquement des batteries) à un bus haute tension 540 V (réseau de bord de l'avion) avec une puissance d'environ 12 kW.

International audience; Les composants magnétiques sont des constituants essentiels des convertisseurs électroniques de puissance en termes de volume et de coût, en particulier dans les alimentations à découpage. Pour cette raison, il est intéressant de développer des méthodes et des outils logiciels pour optimiser la conception de dispositif magnétiques en relation avec les paramètres de conversion. Concevoir et optimiser un composant magnétique suppose de définir parfaitement les contraintes induites par les spécifications, de choisir des conducteurs, isolants et circuits magnétiques, tant sur le plan des matériaux que des géométries, de calculer finement les pertes dans ces différentes parties et enfin, de disposer de modèles thermiques permettant de conduire le design en considérant la contrainte majeure que constituent les températures de fonctionnement des différentes parties du composant. Le travail présenté ici décrit les bases d'un outil générique d'aide à la conception optimale de composants magnétiques en s'appuyant sur des modélisations analytiques et numériques.

International audience; Le convertisseur présenté s'inscrit dans la logique de développement de l'avion plus électrique. Il a pour fonction de générer un bus 300V à partir du réseau de bord 28V. Le design des "systèmes avion" prévus pour une alimentation par ce réseau 28V est grandement facilité par cette élévation de tension intermédiaire. La puissance du convertisseur considéré est de 10kW, ce qui induit des courants très importants sur le côté "basse tension" et nécessite une architecture adaptée. La solution proposée utilise une cellule de base "boost" dont on associe six exemplaires pour constituer une architecture multicellulaire dite "Tsooboost". Elle réduit significativement le surdimensionnement inhérent à la cellule boost classique. L'interconnexion des cellules est réalisée à l'aide d'un coupleur monolithique à six phases pour minimiser la "masse magnétique". L'article rappellera les propriétés de cette architecture, présentera son design puis les résultats obtenus.

Dans les applications de transports, les composants de puissance sont fréquemment placés en régime de cyclage thermique actif et subissent de forts stress thermomécaniques. Les conséquences en sont maintenant bien connues et, dans le cas des modules de puissance IGBT, différentes dégradations peuvent survenir (wire bonds, métallisations d'émetteur,...). Une difficulté demeure qui est l'établissement de modèles de durée de vie utilisables dans des conditions d'usage variables. Des retours d'expérience et des tests sont nécessaires pour progresser dans ce sens. Le papier proposé présente une évolution majeure d'un banc de test développé depuis plusieurs années, évolution qui permet de mener des tests de cyclage actifs dans des gammes basses d'amplitudes thermiques, inaccessibles aux méthodes classiques et beaucoup plus représentatives des applications. Il décrira le principe du banc de test et de la méthode utilisée, l'instrumentation qui a été spécialement développée pour automatiser complètement les tests et les résultats obtenus sur près de trente échantillons.

Le choix d'une architecture de convertisseur puis la conception d'un prototype démonstrateur, pour répondre à une spécification donnée, reste un exercice difficile dans une jungle topologique et technologique. Le développement d'outils d'aide à la conception est donc un passage obligé pour faciliter la tâche des concepteurs mais aussi pour optimiser véritablement les solutions. La puissance sans cesse croissante des plates-formes logicielles et des ordinateurs personnels offre un potentiel largement suffisant pour atteindre des objectifs ambitieux dans cette assistance à la conception. Cela dit, de nombreux problèmes restent à résoudre et parmi eux, la synthèse de modèles réalistes et utilisables dans l'optimisation d'un système complet n'est pas le moindre. Cette contribution propose une philosophie mixant analyses physiques, formulations empiriques issues de bases de données et caractérisations expérimentales pour construire les modèles des principaux acteurs des étages de puissance que sont les composants actifs et passifs, associés selon les cas à des vecteurs de refroidissements.

LGEP 2010 ID = 707; National audience