Thèse CIFRE AUXEL / L2EP / LAMIH

R&DVie de MEDEE
Publication août 2017

Oriol PUIGDELLIVOL GODAY a soutenu sa thèse le 22 mai 2017 à Polytech’Lille.

Cette thèse CIFRE a été cofinancée par Auxel et s’inscrit dans la thématique « Modélisation et optimisation des actionneurs électriques » du pôle MEDEE.

Partenaires :

 

« Modélisation Magnéto-Thermique et Optimisation Topologique Multi-Objectifs de Busbars Laminés »

Résumé :

L’électronique de puissance nécessite des interconnexions à faible inductance et des températures de fonctionnement en dessous de certaines valeurs critiques. Les busbars laminés présentent une inductance très faible en comparaison avec les câbles. De plus, leur forme aplatie permet d’augmenter la surface d’échange avec l’environnement garantissant de bonnes performances thermiques.

Champ de température d’un busbar laminé

Dans cette thèse nous proposons une comparaison entre différentes méthodes de calcul d’inductance. Le but est d’en privilégier une en fonction de la complexité du problème à résoudre. La valeur d’inductance à calculer correspond à la boucle de commutation ayant lieu dans les convertisseurs de puissance. Des règles de conception permettant de minimiser la valeur de cette boucle sont aussi présentées.

Concernant le calcul thermique, on propose une approche basée sur les éléments finis 2D. La superposition de plusieurs plaques bidimensionnelles permet de modéliser des busbars laminés de façon précise et plus rapide qu’une étude tridimensionnelle. Les conditions aux limites sont appliquées en fonction de la superposition des plaques.

Grâce à la rapidité de cette approche, des optimisations topologiques peuvent être appliquées. Des algorithmes d’optimisation, adaptés aux besoins industriels, ont été développés pour la minimisation de l’inductance et de la température maximale des busbars. Ces algorithmes présentent de bonnes performances et sont utilisés lors des optimisations mono et multi-objectif.

 

Article

O. Puigdellivol, D. Méresse, Y. L. Menach, S. Harmand, and J. F. Wecxsteen, ‘Thermal Topology Optimization of a Three-Layer Laminated Busbar for Power Converters’, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 32, no. 6, pp. 4691–4699, Jun. 2017

Résultats

Auxel a désormais la possibilité de réaliser des simulations électromagnétiques et thermiques permettant le développement de produits optimisés.
Des outils de calcul dédiés au calcul des busbars ont été développés : méthode de superposition 2D pour le calcul thermique.
Des interfaces graphiques ont été développées avec pour objectif une prise en main facile de l’ensemble des utilisateurs.

Témoignage industriel

« La relation entre les laboratoires, le partenaire industriel et le doctorant s’est très bien déroulée. Fruit de cette relation, un recrutement de la part de l’industriel s’est effectué ».

Doctorant

Oriol est né le 12 novembre 1989 et est de nationalité espagnole.

  • 2007 – 2013 : Diplôme d’ingénieur industriel de l’UPC « Universitat Politècnica de Catalunya » – Ecole ETSEIB « Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona »
  • 2013 – 2016 : Doctorant CIFRE en partenariat avec Auxel, l’Université Lille 1 au sein du L2EP « Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique de Puissance » et le LAMIH « Laboratoire d’Automatique, de Mécanique et d’Informatique industrielles et Humaines » de l’Université Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis – Diplôme de docteur en Génie Électrique.
Ses ambitions ?

Depuis la fin de son doctorat, Oriol travaille au sein d’Auxel au titre de Power Electronics Solutions Designer. Il souhaite gagner de l’expérience au niveau industriel et permettre à la société de devenir un centre technique de référence dans le domaine des interconnexions de puissance.

Nous lui souhaitons une bonne continuation !