Etude de l'intérêt de la montée en tension du bus DC pour minimiser les pertes dans l'onduleur d'un véhicule électrique

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Submitted on 9 Mar 2018

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Etude de l’intérêt de la montée en tension du bus DC pour minimiser les pertes dans l’onduleur d’un véhicule

électrique

Dounia Oustad

To cite this version:

Dounia Oustad. Etude de l’intérêt de la montée en tension du bus DC pour minimiser les pertes dans l’onduleur d’un véhicule électrique. Autre. Université Paris Saclay (COmUE), 2018. Français. �NNT : 2018SACLN008�. �tel-01727658�

Etude de l’intérêt de la montée en tension du bus DC pour minimiser les pertes dans l’onduleur d’un véhicule électrique

Thèse de doctorat de l'Université Paris-Saclay préparée à l'École normale supérieure de Cachan (École normale supérieure Paris-Saclay)

École doctorale n° 575 : Electrical, Optical, Bio- physics and Engineering (EOBE)

Spécialité de doctorat: Génie électrique

Thèse présentée et soutenue à Cachan, le 02 février 2018, par

M

Dounia OUSTAD

Composition du Jury :

Demba DIALLO

Professeur des universités, Univ Paris-Sud (GeePs-CentraleSupelec) Président du jury Stéphane RAEL

Professeur des universités, Univ. Lorraine, (laboratoire GREEN) Rapporteur Yvan AVENAS

Maître de conférences, Grenoble INP (laboratoire G2ELAB) Rapporteur Arnaud GAILLARD

Maître de conférences, Univ. UTBM (laboratoire Femto-ST) Examinateur Stéphane LEFEBVRE

Professeur des universités, CNAM Paris (laboratoire SATIE) Directeur de thèse Mickael PETIT

Maître de conférences, CNAM Paris (laboratoire SATIE) Encadrant de thèse

NNT : 2018SACLN008

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α η 𝜑

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ModulesSpécificité Avantages

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Inconvénients

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μ

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λ 𝜀_𝑟

𝜀_𝑟

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{

𝑉_𝑎𝑛(𝑡) = 𝑉_𝑎𝑜(𝑡) − 𝑉_𝑛𝑜(𝑡) 𝑉_𝑏𝑛(𝑡) = 𝑉_𝑏𝑜(𝑡) − 𝑉_𝑛𝑜(𝑡) 𝑉_𝑐𝑛(𝑡) = 𝑉_𝑐𝑜(𝑡) − 𝑉_𝑛𝑜(𝑡)

𝑉_𝑎𝑛(𝑡) + 𝑉_𝑏𝑛(𝑡) + 𝑉_𝑐𝑛(𝑡) = 𝑉_𝑎0(𝑡) + 𝑉_𝑏0+ 𝑉_𝑐0− 3𝑉_𝑛𝑜

𝑉_𝑎𝑛(𝑡) + 𝑉_𝑏𝑛(𝑡) + 𝑉_𝑐𝑛(𝑡) = 0 𝑉_𝑛0(𝑡) =1

3 (𝑉_𝑎𝑜+ 𝑉_𝑏𝑜+ 𝑉_𝑐0)

(𝑉_𝑎𝑛 𝑉_𝑏𝑛 𝑉_𝑐𝑛

) = 1

3( 2 −1 −1

−1 2 −1

−1 −1 2

) (𝑉_𝑎0 𝑉_𝑏0 𝑉_𝑐0 )

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𝑃_𝑐^𝑝𝑛(𝑖_𝑐(𝑡), 𝑇_𝑗, 𝑉_{𝑔𝑎𝑡𝑒}) = 1

𝑇∫ 𝑉^𝑇 _𝑐𝑒(𝑖_𝑐(𝑡), 𝑇_𝑗, 𝑉_{𝑔𝑎𝑡𝑒}). 𝑖_𝑐(𝑡)𝑑𝑡

0

𝑃_𝑐^𝑓𝑒𝑡(𝑖_𝑑(𝑡), 𝑇_𝑗, 𝑉_{𝑔𝑎𝑡𝑒}) = 1

𝑇∫ 𝑅^𝑇 _{𝑑𝑠,𝑜𝑛}(𝑖_𝑑(𝑡), 𝑇_𝑗, 𝑉_{𝑔𝑎𝑡𝑒}). 𝑖_𝑑²(𝑡)𝑑𝑡

0

𝑅_{𝑑𝑠,𝑜𝑛}(𝑖_𝑑(𝑡), 𝑇_𝑗, 𝑉_{𝑔𝑎𝑡𝑒}) =^{𝜕𝑉𝑑𝑠(𝑖𝑑(𝑡),𝑇}_𝜕𝑖 ^{𝑗,𝑉𝑔𝑎𝑡𝑒)}

𝑑

𝑃_𝑐^{𝑝𝑛,𝑙𝑖𝑛}(𝐼_{𝑐,𝑎𝑣𝑔}, 𝐼_{𝑐,𝑟𝑚𝑠}) = 𝑉_𝑓𝑤. 𝐼_{𝑐,𝑎𝑣𝑔}+ 𝑅_𝑓𝑤. 𝐼_{𝑐,𝑟𝑚𝑠}² 𝑃_𝑐^{𝑓𝑒𝑡,𝑙𝑖𝑛}(𝐼_{𝑑,𝑟𝑚𝑠}) = 𝑅_{𝑑𝑠,𝑜𝑛}. 𝐼_{𝑑,𝑟𝑚𝑠}²

𝑃_𝑠𝑤(𝐼_𝑜𝑛, 𝐼_𝑜𝑓𝑓, 𝑉_𝑜𝑛, 𝑉_𝑜𝑓𝑓, 𝑇_𝑗, 𝑉_{𝑔𝑎𝑡𝑒,𝑜𝑛}, 𝑉_{𝑔𝑎𝑡𝑒,𝑜𝑓𝑓}, 𝑅_{𝑔𝑎𝑡𝑒,𝑜𝑛}, 𝑅_{𝑔𝑎𝑡𝑒,𝑜𝑛})

= 1

𝑇[ ∑ 𝐸_𝑜𝑛(𝐼_𝑜𝑛, 𝑉_𝑜𝑛, 𝑇_𝑗, 𝑉_{𝑔𝑎𝑡𝑒,𝑜𝑛}, 𝑅_{𝑔𝑎𝑡𝑒,𝑜𝑛})

𝑁_{𝑠𝑤,𝑜𝑛}

𝑖=1

+ ∑ 𝐸_𝑜𝑓𝑓(𝐼_𝑜𝑓𝑓, 𝑉_𝑜𝑓𝑓, 𝑇_𝑗, 𝑉_{𝑔𝑎𝑡𝑒,𝑜𝑓𝑓}, 𝑅_{𝑔𝑎𝑡𝑒,𝑜𝑓𝑓})

𝑁_{𝑠𝑤,𝑜𝑓𝑓}

𝑖=1

]

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𝜏_𝐼 = 𝑅_𝑖. 𝐶_𝑖

𝜏_𝐼 𝜏_𝐼

𝑉_𝑆𝐴𝑇= 𝐴_𝐹𝐸𝑇(𝑇)(𝑉_𝐺𝑆− 𝑉_𝑃(𝑇))^{𝑀𝐹𝐸𝑇(𝑇)}

𝐼_𝑆𝐴𝑇= 𝐾(𝑇)

2 (𝑉_𝐺𝑆− 𝑉_𝑃(𝑇))^{𝑁𝐹𝐸𝑇(𝑇)}

𝑉_𝐷𝑆 < 𝑉_𝑆𝐴𝑇

𝐼_𝐷= 𝐼_𝑆𝐴𝑇(1 + 𝐾𝐿𝑀. 𝑉_𝐷𝑆)(2 − 𝑉_𝐷𝑆 𝑉_𝑆𝐴𝑇)(𝑉_𝐷𝑆

𝑉_𝑆𝐴𝑇) 𝑉_𝐷𝑆 ≥ 𝑉_𝑆𝐴𝑇

𝐼_𝐷= 𝐼_𝑆𝐴𝑇(1 + 𝐾𝐿𝑀. 𝑉_𝐷𝑆)

𝐼_𝐶 = 𝐵𝑁(𝑇) . 𝐼_𝐵

𝐼_𝐵 = 𝐼_{𝑆𝐴𝑇𝐵𝐽𝑇}(𝑇). (𝑒

𝑉_𝐵𝐸

𝑀_𝐵𝐽𝑇. 1𝑉_𝑇− 1)

𝐼_𝐹= 𝐼_{𝑆𝐴𝑇−𝐹} (𝑇). (𝑒^{𝑀𝑉𝐹𝐹.𝑉𝑇}− 1)

𝑅_{𝐵𝑈𝐿𝐾}= 𝑅_𝐵−𝐹(𝑇)

√1 + 𝐼𝐼_𝑁𝑂𝑀^𝐹

𝐶(𝑉_{𝐽𝑁𝐶𝑇}) = 𝐶₀(𝐷𝐸𝐿𝑇𝐴 + 1 − 𝐷𝐸𝐿𝑇𝐴 (1 −𝑉_{𝐽𝑁𝐶𝑇}

𝑉_{𝐷𝐼𝐹𝐹})^{𝐴𝐿𝑃𝐻𝐴} )

𝐶(𝑉_{𝐽𝑁𝐶𝑇}) = 𝐶₀(1 + (𝐵𝐸𝑇𝐴 − 1)(1 − 𝑒

−𝑉𝐽𝑁𝐶𝑇𝐴𝐿𝑃𝐻𝐴.(1−𝐷𝐸𝐿𝑇𝐴) (𝐵𝐸𝑇𝐴−1)𝑉𝐷𝐼𝐹𝐹 )

𝐶_{𝐷𝐼𝐹𝐹}= 𝑇𝐴𝑈.𝑖(𝑡) + 𝐼_𝑆𝐴𝑇 𝑀. 𝑉_𝑇

𝑅_{𝐷𝐴𝑀𝑃} = 𝐷𝐴𝑀𝑃𝐼𝑁𝐺. √ 𝐿 𝐶(𝑉)

𝑑𝑉𝐶𝐸

𝑑𝑡 |_𝑚𝑎𝑥 = 30 𝑘𝑉/µ𝑠

𝑃_{𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒} = 𝑃_{𝑐𝑜𝑛𝑑}+ 𝑃_{𝑐𝑜𝑚𝑚}

∆𝑇 = 𝑇_𝑗− 𝑇_ℎ𝑠= 𝑅_𝑡ℎ . 𝑃_{𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒}

𝑚₂₅(𝑇_𝑗) = (𝑇_𝑗− 125) ∗ (𝑇_𝑗− 150) (25 − 125) ∗ (25 − 150)

𝑚₁₂₅(𝑇_𝑗) = (𝑇_𝑗− 25) ∗ (𝑇_𝑗− 150) (125 − 25) ∗ (125 − 150)

𝑚₁₅₀(𝑇_𝑗) = (𝑇_𝑗− 125) ∗ (𝑇𝑗− 25) (150 − 25) ∗ (150 − 125)

𝐼_{𝐶,𝑇𝑗} = 𝑖₂₅∗ 𝑚₂₅(𝑇_𝑗) + 𝑖₁₂₅∗ 𝑚₁₂₅(𝑇_𝑗) + 𝑖₁₅₀∗ 𝑚₁₅₀(𝑇_𝑗)

𝑃_{𝑐𝑜𝑛𝑑_𝑇1}= 𝑉_{𝑜_𝑇1}(𝑇_𝑗). < 𝑖_𝑇1 > + 𝑟_𝑑(𝑇_𝑗). 𝐼_{𝑇1_𝑒𝑓𝑓}²

𝑃_{𝑐𝑜𝑛𝑑_𝐷1}= 𝑉_𝑜𝐷1(𝑇_𝑗). < 𝑖_𝐷1> + 𝑟_𝑑(𝑇_𝑗). 𝐼_{𝐷1_𝑒𝑓𝑓}²

𝑃_{𝑐𝑜𝑛𝑑_𝐷1}= 𝑉_𝑜𝐷1(𝑇_𝑗). < 𝑖_𝐷1> + 𝑟_𝑑(𝑇_𝑗). 𝐼_{𝐷1_𝑒𝑓𝑓}²

𝑚₁₂₅(𝑇_𝑗) = (𝑇_𝑗− 25) ∗ (𝑇_𝑗− 150) (125 − 25) ∗ (125 − 150)

𝑚₁₅₀(𝑇_𝑗) = (𝑇_𝑗− 125) ∗ (𝑇_𝑗− 25) (150 − 25) ∗ (150 − 125) 𝐸_𝑇𝑗(𝐼_𝐶, 𝑇_𝑗)

𝐸_𝑇𝑗(𝐼_𝐶, 𝑇_𝑗) = 𝐸₁₂₅(𝐼_𝐶) ∗ 𝑚₁₂₅(𝑇_𝑗) + 𝐸₁₅₀(𝐼_𝐶) ∗ 𝑚₁₅₀(𝑇_𝑗)

𝐸_𝑂𝑁(𝑇_𝑗, 𝐼_𝐶, 𝑉_𝐵𝑈𝑆) = 𝑉_𝐵𝑈𝑆

𝑉_𝑟𝑒𝑓(𝑎(𝑇_𝑗). 𝑖³(𝑡) + b(𝑇_𝑗). 𝑖²(𝑡) + c(𝑇_𝑗). 𝑖(𝑡) + 𝑑(𝑇_𝑗)) 𝐸_𝑂𝐹𝐹(𝑇_𝑗, 𝐼_𝐶, 𝑉_𝐵𝑈𝑆) = 𝑉_𝐵𝑈𝑆

𝑉_𝑟𝑒𝑓(𝑒(𝑇_𝑗). 𝑖³(𝑡) + 𝑓(𝑇_𝑗). 𝑖²(𝑡) + 𝑔(𝑇_𝑗). 𝑖(𝑡) + h(𝑇_𝑗))

𝑃_{𝑐𝑜𝑚𝑚𝑢𝑡𝑇𝑚} = 𝑓_𝑑× 1

𝑇_𝑚. ∫( 𝐸_𝑂𝑁(𝑡) + 𝐸_𝑂𝐹𝐹(𝑡) ) . 𝑑𝑡

𝐸_𝑟𝑒𝑐(𝑇_𝑗, 𝐼_𝐶, 𝑉_𝐵𝑈𝑆)

= 𝑉_𝐵𝑈𝑆

𝑉_𝑟𝑒𝑓(𝑥₁ (𝑇_𝑗). 𝑖³(𝑡) + 𝑥₂(𝑇_𝑗). 𝑖²(𝑡) + 𝑥₃(𝑇_𝑗). 𝑖(𝑡) + 𝑥₄(𝑇_𝑗))

𝑃_{𝑟𝑒𝑐𝑇𝑚} = 𝑓_𝑑× 1

𝑇_𝑚. ∫ 𝐸^b _𝑟𝑒𝑐(𝑡). 𝑑𝑡

a

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𝜋

𝜋

𝐺 = 𝑖 𝑉_𝑒= 1

50

20. log₁₀(1 50)

1 2. 𝑉_𝑒

′𝑅^′ = 1 2. 𝑅₅₀. 𝐼

′𝑇^′= 𝐺_𝑇. 𝐺_𝑆. 𝐼

′𝑇′

′𝑅′=2. 𝐺_𝑇. 𝐺_𝑆. 𝐼 𝑅₅₀. 𝐼

𝐺_𝑆= ′𝑇′

′𝑅′ . 𝑅₅₀ 2. 𝐺_𝑇

𝐺_𝑆= (′𝑇^′

′𝑅^′)_𝑑𝐵− 3_𝑑𝐵− 20. 𝑙𝑜𝑔₁₀(1

50) − 20. 𝑙𝑜𝑔₁₀(𝐺_𝑇)

𝐺_𝑆 = (′𝑇^′

′𝑅^′)_𝑑𝐵− 3_𝑑𝐵− 20. 𝑙𝑜𝑔₁₀(1

50) − 3_𝑑𝐵

𝐸_{𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒}(𝑇𝑗, 𝐼_𝐶, 𝑉_𝑏𝑢𝑠, 𝑅_𝐺) = 𝑋(𝑇_𝑗, 𝐼_𝐶) ∗ 𝑌(𝑉_𝑏𝑢𝑠) ∗ 𝑍(𝑅_𝐺, 𝐼_𝐶, 𝑇𝑗)

𝑍(𝑅_𝐺, 𝑇_𝑗, 𝐼_𝐶) X(𝑇_𝑗, 𝐼_𝐶). 𝑌(𝑉_𝐵𝑈𝑆) =𝑉_𝐵𝑈𝑆

𝑉_𝑟𝑒𝑓(𝑎(𝑇𝑗). 𝑖³(𝑡) + b(𝑇𝑗). 𝑖²(𝑡) + c(𝑇𝑗). 𝑖(𝑡) + 𝑑(Tj))

𝑍(𝑅_𝐺, 𝐼_𝐶)

𝜕𝑍(𝑅_𝐺, 𝐼_𝐶)

𝜕𝑅_𝐺 |

𝐼_𝐶=𝑐𝑠𝑡

= 𝐶(𝐼_𝐶)

𝑍(𝑅_𝐺, 𝐼_𝐶) = 1 + 𝐶(𝐼_𝐶)(𝑅_𝐺. −𝑅_{𝐺𝑟𝑒𝑓}) 𝐼_𝐶

𝐶(𝐼_𝐶) = 𝜁. 𝐼_𝐶 ζ

𝐸_{𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙}(𝑇_𝑗, 𝐼_𝐶, 𝑉_𝐵𝑈𝑆, 𝑅_𝐺)

= 𝑉_𝐵𝑈𝑆

𝑉_𝑟𝑒𝑓 [(𝑎(𝑇_𝑗). 𝑖³(𝑡) + b(𝑇_𝑗). 𝑖²(𝑡) + c(𝑇_𝑗). 𝑖(𝑡) + 𝑑(𝑇_𝑗))

∗ (1 + 𝐶(𝐼_𝐶). (𝑅_𝐺. −𝑅_{𝐺𝑟𝑒𝑓})]

ϕ

α

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











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α 𝜔

²

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∆ ∆

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