Thèse – Ingénieur de Recherche “HV-Switch” H/F

Publié il y a 2 mois

SuperGrid Institute recrute 1 Doctorant(e) H/F

« Etude et réalisation de composants de type « Interrupteur haute tension » pour les applications d’Electronique de Puissance dédiées au domaine du transport de l’électricité en Haute Tension Continue (HVDC et MVDC) »

SuperGrid Institute regroupe 180 employés de 28 nationalités différentes dans un environnement dynamique à Lyon. En tant que centre de recherche et d’innovation indépendant, nous sommes spécialisés dans le développement des technologies pour le futur réseau de transport d’énergie, le « supergrid », y compris les technologies HVDC et MVDC.

Centre de recherche multidisciplinaire avec des capacités de simulation avancées et de multiples plateformes de test, dont de nombreux laboratoires associés, SuperGrid Institute utilise son expertise pour fournir un large éventail de services et de solutions pour aider ses clients à développer des systèmes électriques, leurs équipements et leurs composants. Nous sommes experts en architecture de réseau et travaillons à assurer la sécurité et la stabilité de celui-ci tout en permettant l’intégration de sources d’énergie renouvelables intermittentes. Pour plus d’infos, visitez notre site : www.supergrid-institute.com

Contexte général

Le domaine scientifique de cette thèse concerne l’Electronique de Puissance dédiée aux applications de transport de l’électricité en Haute Tension Continue (HVDC et MVDC).

Dans ce contexte, SuperGrid Institute cherche à développer des convertisseurs de puissance (100 kW à ~2 MW) fonctionnant en moyenne fréquence (1kHz à ~ 20 kHz).

Le développement de telles solutions techniques passe par la mise au point d’un certain nombre de constituants dédiés dont les convertisseurs d’Electronique de Puissance.

La mise en série de modules de puissance constitue la seule solution pour atteindre des hauts niveaux de tension et l’augmentation du calibre des composants de puissance disponibles sur le marché nous permet d’envisager une diminution du nombre de modules à mettre en série pour un même niveau de tension.

La gestion de l’isolement ainsi que les contraintes de CEM (contraintes électromagnétiques) restent des points clés à résoudre pour satisfaire les exigences fonctionnelles de l’interrupteur haute tension.

Un autre point clé concerne le mode de répartition et d’équilibrage des tensions et courants lors de la mise en série ou en parallèle des composants de puissance et plus spécifiquement pour les composants rapides SiC-MOSFETs.

Objectifs du poste

Le cadre général de la thèse concerne l’étude des techniques de réalisation d’un interrupteur haute tension à partir de la mise en série de composants élémentaires existants.

Des principes de pilotage permettant de réaliser un équilibrage actif des niveaux de tension et courant seront recherchés de manière à réduire le coût et l’encombrement des composants d’écrêtage et d’équilibrage (« snubbers ») passifs.

Un contrôle actif des composants sera également mis en place pour réduire les contraintes CEM inhérentes à la commutation d’un interrupteur haute tension ; ce type de contrôle pourra faire l’objet de la mise en place de circuits « gate driver » numériques (embarquant des composants de type micro-contrôleurs ou FPGA) et de la recherche de capteurs de courant ou tension spécifiques.

Une étude d’implantation prenant en compte les contraintes d’isolation associées à la tenue MVDC ou HVDC de l’interrupteur et de ses composants élémentaires sera également réalisée. Dans cette étude, des choix de futurs arrangements et idées de packaging seront explorés.

Déroulement du travail de thèse

Après une phase classique d’appropriation du sujet au travers de l’identification des problèmes posés et d’une étude bibliographique, la démarche scientifique proposée reposera sur trois axes principaux :

  • Le développement et l’exploitation de modèles numériques pouvant favoriser la compréhension des mécanismes de mise en série de composants de puissance,
  • La réalisation de prototypes de démonstration et la mise en place d’une campagne d’essais et de caractérisation permettant de confronter les résultats obtenus en simulation à des résultats expérimentaux ; en fonction du domaine d’application visé et des spécifications imposées, les prototypes réalisés seront représentatifs de la pleine échelle ou d’une échelle réduite.
  • Le déploiement des outils et méthodes de conception pour une capitalisation de l’expérience acquise et l’application à des projets de développements futurs.

L’objectif final de la thèse consiste à mettre en place les différentes méthodes de conception pour la réalisation d’un prototype de démonstration qui sera entièrement caractérisé dans le cadre de ce travail :

  • Tests fonctionnels démontrant le bon comportement en commutation et le respect des niveaux d’équilibrage,
  • Tests de tenue diélectrique,
  • Etude du comportement CEM sur la base d’un circuit de type « double pulse » et/ou dans l’intégration à l’intérieur d’un circuit de convertisseur de puissance. 

Au-delà des résultats obtenus sur le prototype de démonstration, il devrait être possible de proposer une sélection et une comparaison des différentes technologies d’association de composants permettant de réaliser un interrupteur pour des applicatifs de type convertisseur MVDC ou HVDC.

Profil du candidat

Le candidat devra avoir une formation en génie électrique avec des connaissances plus précises dans le domaine de l’Electronique de Puissance.

Autres informations

La thèse se déroulera principalement à l’ITE SuperGrid Institute de Villeurbanne, mais des réunions techniques seront à prévoir avec le laboratoire d’Electronique de Puissance du G2eLab de Grenoble.

Pour postuler, merci d’adresser CV, lettre de motivation, relevé de notes et lettre de références avant la fin Octobre 2019.

Contact : bruno.lefebvre@supergrid-institute.com 

Caractéristiques de l'emploi

Catégorie emploiFixed-term
Contract TypeCDD
Duration3 ans
Start DateNovembre 2019
Qualification requiredMaster Génie Electrique

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