Présentation
Kenza Hassani a obtenu un Master en Électronique, Énergie Électrique et Automatique (EEEA), parcours Systèmes Communicants, délivré conjointement par Sorbonne Université et le CFA des Sciences. Elle est actuellement doctorante en Compatibilité Électromagnétique à Centrale Lyon.
Projet de thèse
- Etude de l'immunité conduite de convertisseurs électroniques de puissance basés sur des composants semi-conducteurs à grand gap.
Dans un système avionique complexe d’aujourd’hui, plusieurs types d’énergie sont utilisés : mécanique, hydraulique, pneumatique et électrique. Les avionneurs sont de plus en plus convaincus par l’intérêt de l’électrification de l’avion, en remplaçant les systèmes non-propulsifs (hydrauliques et pneumatiques) par des chaines de conversion électromécaniques. Cette électrification rend les sous-systèmes plus performants, dynamiques et précis avec des délais de maintenance plus courts par rapport à un sous-système hydraulique. De plus, leur maintenance est facilitée. Par conséquent, le système avionique plus électrique pourra être de plus en plus économique en optimisant la gestion des sources et des charges. Durant ces dernières années, le Groupe Safran a travaillé sur des solutions d’électrification et d’hybridation afin de monter en densité de puissance globale et de réduire les émissions des gaz à effet de serre. A partir de ces études de recherches basées sur les nouvelles technologies, il a été démontré que la montée en fréquence et en puissance sur les convertisseurs électroniques de puissance est nécessaire. La montée en fréquence de découpage et la réduction des temps de commutation des interrupteurs à semi-conducteurs sur ces convertisseurs rend la compatibilité électromagnétique entre les briques qui constituent cet équipement, ainsi qu’entre le convertisseur et son réseau d’alimentation des points durs de ce système électrifié. Ces défis orientent les recherches vers l’utilisation d’interrupteurs à base de matériau semi-conducteur de type GaN au sein des convertisseurs de puissance pour une montée en fréquence de découpage de deux décades (quelques dizaines de kHz actuellement à plusieurs dizaines de MHz qui l’objectif visé pour atteindre les densités de puissance escomptées). Ces convertisseurs de nouvelle génération engendrent donc une réelle rupture en électronique de puissance au niveau intégration et gain en densité de puissance. En contrepartie, de nouvelles approches méthodologiques et technologiques doivent être mises en œuvre pour une utilisation sûre au sein d’aéronefs toujours plus électriques. La mise en œuvre de convertisseurs dont la fréquence de découpage atteint le domaine des radiofréquences engendre de nouveaux défis et verrous car la robustesse et la fiabilité de ces nouvelles structures sont beaucoup plus complexes à définir et assurer. En effet, les interactions entre ces convertisseurs de puissance et leur environnement s’avèrent cruciales car non seulement ils sont sources de perturbations conduites et rayonnées dans une gamme de fréquence bien plus large qu’auparavant (MHz => GHz) mais de plus ces interrupteurs à base de matériau de type GaN sont extrêmement sensibles au niveau de leurs étages de commande qui se révèlent être par nature très basse impédance. Habituellement, les émissions conduites des convertisseurs statiques sont étudiées afin de dimensionner les contremesures (filtres CEM, blindages …) nécessaires au respect des normes. Dans cette étude il est proposé d’étudier la susceptibilité électromagnétique (SEM) de chaque brique technologique de ce convertisseur (FPGA, interface isolation, étages de commande rapprochée et alimentations isolées, bras d’onduleur, câblage d’interconnexions) pour évaluer la fiabilité de chaque sous-système qui compose un convertisseur ainsi qu’au niveau du convertisseur lui-même (système). En effet, les études CEM et les normes afférentes sont en vigueur pour garantir le fonctionnement de chaque dispositif au sein de son environnement électromagnétique. Ces aspects de sûreté de fonctionnement sont évidemment cruciaux dans le domaine du transport aérien.