Dans les travaux de cette thèse la problématique des réseaux électriques DC a été abordé. Dans la première partie les risques potentiels d’instabilité dans les réseaux électrique DC ont été présentés. Ces risques sont souvent les conséquences des interactions entre les charges ou entre les charges et leurs filtres d’entrée. Cette dernière interaction a été expliquée et mise en évidence dans un cas illustratif de réseau contenant une charge de à puissance constante.
Plusieurs travaux ont déjà été réalisés pour répondre à la problématique d’instabilité des électriques réseaux DC. Parmi les méthodes envisagées on peut citer par exemple la méthode dite « passive ». Elle consiste à dimen-sionner les éléments passifs (par exemple la capacité du filtre) du réseau de manière à assurer sa stabilité ou ajouter des résistances de clamp et des amor-tisseurs afin de stabiliser les filtres d’entrée. Cependant, l’utilisation de telles solutions peut engendrer une augmentation de la taille, (poids, masse, coût, . . .) du système ce qui pourra être très désavantageux pour les applications dans les réseaux électriques embarqués.
L’objectif des travaux de cette thèse est de répondre au problème d’in-stabilité des réseaux électriques DC par d’autres approches de stabilisation, dont le but est d’éviter un surdimensionnement du réseau ou d’augmenter le coût, le poids, . . .. Pour cela des techniques fondées sur la commande du sys-tème ont été proposées. Elles ont été déjà abordées à l’occasion de travaux précédents. L’idée de ces approches consiste à éviter la nature strictement constante de la consigne de la CPL et à donner une information sur l’état des grandeurs du réseau en introduisant une légère modification sur la consigne de puissance de la CPL. Elle présente l’avantage de pouvoir être installée de manière décentralisée sur chaque charge du réseau et de permettre ainsi de compenser localement l’impact déstabilisant de la CPL. Contrairement aux approches passives cette structure nécessite d’avoir accès à la commande de la charge, ce qui n’est pas toujours possible.
Après un aperçu des méthodes de stabilisation existantes trois méthodes de stabilisation « actives » ont été développées dans la deuxième partie de la thèse. Elles sont fondées sur la commande du système en utilisant l’organe de stockage comme moyen de commande. Cet organe de stockage présent dans le réseau est le seul degré de liberté utilisé afin de réaliser l’objectif de stabilisation.
Étant donné la nature non linéaire du modèle d’un réseau contenant des CPLs, la première approche de commande choisie est l’approche « backstep-ping ». Cette méthode a permis de synthétiser une loi de commande stabili-sante d’une façon itérative pour le système, elle présente l’avantage d’assurer
de n’être applicable que sous réserve que le modèle du procédé puisse être formulé sous forme cascade, une propriété qui n’est pas toujours vérifiée pour les structures d’un réseau à plus d’une charge.
Afin de surmonter l’inconvénient de l’approche backstepping, une autre approche est développée. Elle est fondée sur la commande par injection d’amortissement. Cette approche permet d’ajouter un amortisseur virtuel au filtre d’entrée afin de compenser l’impact d’impédance négative introduit par la CPL. Elle peut être considérée comme une approche décentralisée où on peut connecter aux bornes de chaque filtre d’entrée d’une CPL, un stabilisa-teur local constitué d’un convertisseur DC-DC et d’une capacité (ou un autre type d’élément de stockage), selon le besoin de récupération. Cette approche a été appliquée sur un réseau à une charge puis a deux charges. Dans la structure d’un réseau à deux charges l’élément de stockage a été connecté au réseau à travers un convertisseur DC-DC entrelacé afin de disposer d’un de-gré de liberté supplémentaire pour la commande. En revanche cette technique d’utilisation d’un convertisseur entrelacé peut conduire à l’augmentation du coût et du la taille du réseau, ce qui peut être pénalisant dans certaines applications.
La dernière approche présentée est fondée sur la représentation sous forme multimodèle du système. Cette représentation permet de prendre en compte d’une manière plus facile les non linéarités introduites par les CPLs dans le modèle du système. Cette représentation a été utilisée pour synthétiser une commande PDC et un multiobservateur afin d’estimer les courants du réseau. La méthode de synthèse a été orienté afin d’assurer que les pôles de la représentation en boucle fermée soient contenus dans un secteur garantissant le temps de réponse et l’amortissement défini à priori. L’ensemble loi de commande et multi-observateur a été appliqué sur un réseau à une seule charge puis à deux charges. Ainsi, dans un contexte industriel cette approche présente un avantage intéressant du point de vue des paramètres de réglage, qui permet de dimensionner les gains des retours d’état et des gains des observateurs locaux correspondant à un placement de pôles, défini par des paramètres physiques tels que l’amortissement et le temps de réponse en boucle fermée. Ces critères sont facilement interprétables d’un point de vue physique. Dans un objectif de proposer une poursuite de ces travaux de thèse, un ensemble de perspectives peuvent être envisagés :
– Valider expérimentalement les approches évaluées en utilisant un réseau type, par exemple un de ceux utilisés dans ces travaux ;
– Explorer d’autres approches de synthèse de lois de commande, comme la commande par façonnement d’énergie, par exemple la commande IDA-PBC (Injection Damping Assignemant-Passivity Based Control).
Cette loi de commande peut permettre d’ajouter des éléments passifs virtuels au système par la grandeur de commande ;
– Extension de l’approche de commande PDC fondée sur la représenta-tion multimodèle sur un réseau plus complexe par exemple un réseau à plusieurs charges et / ou plusieurs sources ;
– Évaluer le comportement en cas de défaut comme le court-circuit par exemple ou en cas de déconnexion de la charge ;
– Ajouter une couche de gestion d’énergie au stabilisateur afin de pou-voir utiliser l’élément de stockage pour soutenir la source principale et alléger le transport de puissance ;
– Synthèse d’un estimateur de puissance consommée par la charge, consi-dérée connue dans ce travail, et ajout d’une analyse de robustesse vis-à-vis d’incertitudes sur l’estimation de la puissance, les paramètres du réseau, ... qui sont considérés connus, dans ce travail.