Exploration d'une topologie hybride GaN/Si multiniveau pour onduleur de traction automobile électrique

IFP Energies nouvelles - Mobilité et Systèmes

Stage Electricité / Electrotechnique Hauts-de-Seine entre mars et juillet 2022 6 mois


IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

  • l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
  • la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. IFPEN concentre ses efforts sur l’apport de solutions aux défis sociétaux et industriels de l’énergie et du climat, au service de la transition écologique. Notamment, son action sur la thématique de la mobilité durable vise à développer des solutions pour des transports efficients, à faible impact environnemental et à coût limité. Les convertisseurs électroniques de puissance ont une place stratégique au sein des véhicules électrifiés ou électriques compte tenu de leur impact sur les performances et le coût du groupe motopropulseur électrique.

L’arrivée sur le marché des composants à base de nitrure de gallium (GaN) offre des leviers d’intérêt importants pour les convertisseurs comme les DC/DC, les DC/AC basse et moyenne tension et les chargeurs. Le défi que IFPEN lance est l’exploitation de ces composants pour des applications de haute tension (>650 VDC). 

L’objectif de ce stage s’inscrit dans cette stratégie puisqu’il vise à explorer une architecture de puissance permettant de combiner les avantages des transistors Silicium (Si) actuels (faible coût, faibles pertes en conduction) avec les excellentes propriétés en commutation des semiconducteurs à base de Nitrure de Gallium (GaN). 

L’originalité de cette transition hybride Si/GaN doit ainsi permettre de maîtriser les coûts des nouvelles technologies et d’optimiser le rendement du convertisseur selon le point de fonctionnement de la charge (moteur électrique) en exploitation sur un véhicule.

A titre d’exemple, il sera opportun d’explorer des stratégies de pilotage de la topologie favorisant la technologie GaN pour les points où les pertes en commutation doivent être optimisées (faible charge, faible tension), et favorisant la technologie Si pour les points fortement chargés.

Enfin, de par les bénéfices qu’elle peut apporter sur une chaîne de traction électrique à haute tension (>650 VDC), une topologie multiniveau sera privilégiée dans le cadre de ce stage qui s’intéressera à évaluer son impact sur le moteur électrique qu’elle alimente.

Méthodologie

Ce stage débutera par une étude bibliographique associée à une analyse quantitative visant à identifier les topologies de puissance candidates (onduleur multiniveau NPC, onduleur multiniveau T-Type, onduleur multiniveau modulaire, etc…) et leur pilotage.

L’architecture retenue sera dans un second temps modélisée en vue de son étude par simulations numériques. Un point important concernera sa stratégie de pilotage favorisant la technologie Si ou GaN, et une description par séquence en fonction de l’état des transistors sera proposée. Une simulation systémique incluant notamment le moteur électrique sera envisagée pour valider la stratégie en fonction des points de fonctionnement moteur.

Cette étude pourra déboucher sur une validation expérimentale à petite échelle.

Profil recherché :

Ecoles d’ingénieurs (BAC+5) ou Master M2 avec de solides connaissances en génie électrique, électronique de puissance et contrôle des machines électriques.

Compétences techniques :

  • Électronique de puissance (topologies de conversion DC/AC, multiniveau)
  • Modélisation électrique
  • Contrôle/commande des machines électriques et connaissances sur les techniques de MLI
  • Simulations sous Matlab/Simulink (Simscape), LTSpice, etc…
  • Compétences en conception électronique appréciées

Aptitudes :

  • Envie d’innover
  • Dynamisme et force de proposition
  • Motivation pour la valorisation des résultats (rédaction d’articles scientifiques)
  • Motivation pour la validation expérimentale
  • Capacité à travailler en équipe

(PDF - Max : 5 Mo)
(PDF - Max : 5 Mo)

En cliquant sur postuler, je crée mon profil iQuesta et j'accepte les conditions d'utilisation d'iQuesta.
contact

IFP Energies nouvelles - Mobilité et Systèmes
Alexandre Battiston

Indemnité Oui

15 Annonces
Formations
Les formations en Electricité / Electrotechnique
Métiers
Vous recherchez des informations concernant les différents métiers ? Accédez à nos fiches décrivant les principaux métiers !
Conseils
Pour que la vie d’étudiant ne rime pas avec parcours du combattant, retrouvez tous nos conseils stage / alternance / emploi