Design of a High Power isolated DC/DC Converter for more electric aircraft
Conception de convertisseurs de puissance DC-DC isolés pour l’avion plus électrique
Résumé
The more electric aircraft tends to be riding high for big aircraft manufacturers. Needs never stop growing and demand to set up reliable, efficient and modular systems of conversion of energy. These conversion systems are often coupled with energy storage systems (battery) allowing in certain situations to make the aircraft energetically autonomous thanks to a source of independent energy from main power production system. The interconnection « battery - network » has a high set up ratio which in addition to the high current value of the battery bus which makes this converter complex and ambitious to realized.
One of the aim of this thesis is to design an optimal way to convert an isolated power which allows the interconnection of a low-voltage bus 28 V (typically batteries) into a high-voltage bus 540 V (network of edge of the aircraft) with an exchangeable power about 12 kW. This project is included in a ANR project: four university partners + AIRBUS. One other target is to develop some conception tools for power electronics. To reach this target a model will be built of principal components occurring in a converter. This model intends to be integrated into the routines of optimization. For this reason, they will be analytical models (physical, empirical or mix both).
These models will be inserted into a global tool which is still in development in another thesis of this project. In which various architectures of converters will be compared to find out the best solution to meet the technical requirements mentioned before. This prototype will be finally realized by using advanced technologies to lead an experimental validation.
L’avion plus électrique est un concept qui a le vent en poupe chez les principaux constructeurs du domaine de l’aéronautique. Dans ce domaine, comme dans d’autres, les besoins en énergie électrique sont croissants et nécessitent de mettre en place des systèmes de conversion d’énergie fiables, performants et modulaires. Ces systèmes de conversion sont souvent couplés avec des systèmes de stockage d’énergie (type batterie) permettant dans certaines situations de rendre l’avion énergétiquement autonome grâce à une source de puissance indépendante des principaux organes de production d’énergie. Cette interconnexion batterie - réseau de bord présente un rapport de tension élevé ce qui, ajouté aux fortes valeurs de courant de la basse tension, en fait un objet particulièrement complexe à réaliser.
L'objectif de cette thèse est de concevoir de manière optimale un convertisseur de puissance isolé permettant l'interconnexion d'un bus basse tension 28 V (typiquement des batteries) à un bus haute tension 540 V (réseau de bord de l'avion) avec une puissance échangeable d'environ 12 kW. Elle se déroule dans le cadre d'un projet ANR (quatre partenaires universitaires, associés à l’entreprise AIRBUS) dont l'une des tâches est le développement d'outils de conception pour l'électronique de puissance. Le travail correspondant comprend une contribution à cette tâche sous forme de la construction de modèles des principaux composants intervenant dans un convertisseur, modèles destinés à être intégrés dans les routines d'optimisation. Pour cette raison, ils seront analytiques (physique, empiriques, mélange des deux).
Ces modèles seront ensuite insérés dans un outil global développé dans une autre thèse du projet, à l'aide duquel différentes architectures de convertisseurs seront comparées afin d'en déduire la meilleure solution pour le cahier des charges énoncé précédemment. Un prototype du convertisseur retenu sera finalement réalisé en utilisant des technologies avancées, pour conduire une validation expérimentale.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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