Electronique de Puissance

"L'ÉlectroNique de PUissance" (ENPU) est un thème central du laboratoire GeePs car il est à la croisée des chemins. Chaque système électrique a en effet besoin d’être alimenté par une batterie ou un système continu, ou le secteur soit un système alternatif. Dès lors, une composante de gestion d’énergie intervient,  que ce soit pour les systèmes embarqués pour améliorer l’intégration de nouvelles sources d’énergie ou pour limiter la consommation des appareils. Ainsi, de nombreux systèmes d'alimentations existent, et avec la recrudescence de la consommation d’énergie, sont demandés toujours plus de puissance, moins de volume, plus de fiabilité. Cette thématique du laboratoire fût la force de Supélec et du LGEP avec de nombreuses innovations par le passé. On pourrait alors croire que tout a déjà été découvert, tant l’électronique de puissance a une dimension historique, mais de nouvelles contraintes apparaissent, avec de nouveaux composants à intégrer pour améliorer les performances. Le progrès scientifique et technique est indispensable pour limiter les pertes énergétiques et des progrès d’envergure émergent à toutes les échelles pour fonder le monde de demain. Le thème ENPU s’est forgé une renommée à travers les architectures et réalisation de convertisseurs, à travers le développement de composants magnétiques, et s’ouvre à l’étude de fiabilité de semi-conducteurs grands gaps.

Activités de recherche

 De nombreuses thèses sont ainsi initiées au travers des axes suivants :

• Axe 1: Intégration de l’électronique de puissance au sein d’un système:
  • Intégration de composants GaN/SiC pour les chargeurs de batterie, pour l’industrie automobiles, aéronautiques et industriels
  • Architecture des convertisseurs pour l’amélioration du rendement et du volume, en prenant en compte les spécificités d’un cahier des charges
  • Conception de nouveaux composants magnétiques et d’outils de mesures
• Axe 2: Nouvelles architectures de conversion multicellulaires, étude et caractérisation de cryo-convertisseur
• Axe 3: Analyse de fiabilité des composants semi-conducteurs de puissance grands gaps

Plateformes et expertises

• • Plateforme d'étude pour le transfert d’énergie sans contact 2kW associé à un dispositif d'étude de la Compatibilité ElectroMagnétique (CEM)
  • Plateforme alimentation stabilisée 10kW (1500V-30A) avec charges actives
  • Plateforme mesures calorimétriques
  • Plateforme double pulses: caractérisation de semi-conducteurs grands gaps avec alimentation (40V-8A)
  • Banc caractérisation matériaux magnétiques, avec analyseur d'impédances, cyclage d'hystérésis, mesures calorimétriques
  • Plateforme test MMC, simulateur en temps réel Cryostat pour la caractérisation de semi-conducteurs
  • Plateforme caractérisation (AFM résiscope, microRaman, photoluminescence, DLTS, mesures I-V, C-V, mesure de résistivité sans contact, simulation TCAD Sentaurus, Silvaco, Ecorce, Comsol, Flux...
  • Plateforme de réalisation de PCB, avec circuit double face,  ou réalisation de composants magnétiques
  • Plateforme de mesures électriques : Sourcemètres (100V-10A) mais aussi voltmètre, ampèremètre, … etc

Expertise

• Etudes de topologies de circuit électroniques pour la conversion d’énergie électrique(réseau/embarqué)
• Etudes des semi-conducteurs de puissance et analyse de fiabilité (SiC/GaN)
• Commande et régulation de chaine de conversions (actionneurs/convertisseurs)
• Etudes de composants magnétiques avec outils de simulation et de mesure
• Mise en place de cryo-convertisseur