Soutenance de thèse de KHALED FRIFITA

La qualité de l’énergie électrique fournie (ou la qualité de la tension et du courant livrés aux points de connexion des consommateurs) dans les systèmes aéronautiques dépend directement de la complexité du système électrique qui la délivre. Les deux grandeurs (tension, courant) subissent généralement beaucoup de perturbations liées à l’impédance des réseaux et la circulation de courants perturbateurs, déséquilibrés et réactifs liés à la variation de charge non linéaire. Dans le réseau de bord d’un hélicoptère, la prolifération des perturbations électriques peut entrainer des disfonctionnements, des dégradations et des échauffements des récepteurs. La correction active du facteur de puissance (PFC) ou Power Factor Correction a pour but d’éviter les effets indésirables, les harmoniques et perturbation des signaux. Ce type de système, constitué par un convertisseur AC/DC lié à un autre DC/DC utilise des composants et commutations à hautes fréquences en particulier les MOSFET au Carbure de Silicium (SiC MOSFET). Ce choix permet de garantir une bonne qualité de l’énergie et la réduction du rapport puissance poids pour les systèmes embarqués. La contribution de la thèse est une étude de modélisation multi-physique, de simulation et synthèse des lois de commande pour les structures de puissance utilisées. Bien entendu la modélisation non linéaire plus précise, a conduit à la proposition de lois de commande plus robustes et maîtrisant les comportements thermiques. Cette thèse a donné lieu à la proposition d'un modèle non linéaire électrothermique plus précis pour des MOSFET SiC. Ce modèle prend en compte les couplages électrothermiques et rendent nos commandes plus robustes. D’autre part, ce modèle a été validé par la reproduction des caractéristiques comparées aux datasheet. Pour implémenter et valider le modèle proposé et effectuer le prototypage de convertisseurs AC-DC et DC-DC, nous avons utilisé les simulateurs PSIM, PSPICE et dans SABER. Pour ces deux derniers, nous avons amélioré les modèles des composants proposés que nous avons ajoutés à leur bibliothèques. L'étude est faite dans le cadre d'un projet FUI pour la conception de sources d'énergie fiables et stables qui seront embarquées dans les hélicoptères.

The quality of the electrical energy supplied in aeronautical systems depends on the complexity of the electrical system used the two quantities (voltage, current) generally suffer from a lot of disturbances due to the impedance of the electric grid and circulation of the non-linear load variation. In the on-board grid of a helicopter, the proliferation of electrical disturbances can lead to malfunctions, degradations and overheating of the devices. The Power Factor Correction (PFC) is designed to avoid unwanted effects, harmonics and disturbances. This type of system, consist of an AC / DC converter connected to another DC / DC converter, uses high frequency components and switches. The choice of Silicon Carbide MOSFETs (SiC MOSFETs) ensures a good quality of energy and reduces the power-to-weight ratio for embedded systems. The contribution of this work is the multiphysical modeling of power SiC MOSFET component which is proposed to simulate and design a global control for different electrical power converters. We propose a more precise electro-thermal nonlinear model for SiC MOSFETs. This model takes into account electrothermal couplings and makes controls more robust. It has been validated by the comparing simulation to the characteristics of the datasheet. To implement and validate the proposed models and perform the prototyping of AC-DC and DC-DC converters, we used PSIM, PSPICE and SABER softwares. This work was carried out in the FUI project for the design of reliable embedded power sources in helicopters system.