Conception, Modélisation et Commande d’un Convertisseur DCDC Bidirectionnel pour le Stockage de l’Energie dans une Application Aéronautique

Saïd TALBI soutiendra sa thèse de doctorat en salle des thèses de l'école doctorale EDSTS, le mercredi 22 mai 2019 à 10h00.

Résumé:
Il y a aujourd’hui un engouement mondial pour le concept de l’avion plus électrique, ayant pour buts principaux de réduire les coûts opérationnels, la quantité de carburant utilisée ainsi que les émissions de gaz polluants ou à effet de serre. Les systèmes électriques participent à atteindre ces objectifs en étant intrinsèquement moins sujets aux pannes que leurs homologues mécaniques. Ces systèmes électriques sont plus faciles à remplacer et à implémenter de façon redondante et permettent la gestion intelligente des sources d’énergie. Cela a pour résultat de réduire le poids total de l’appareil, d’économiser du carburant, de réduire les temps d’arrêt et les coûts d’entretien et de fonctionnement, ainsi qu’un impact environnemental sensiblement moins important. Dans ce manuscrit, nous présentons quelques exemples d’électrification des avions ainsi que l’architecture électrique d’un avion plus électrique. Nous y parlons des organes qui nous intéressent le plus à savoir : la batterie, le convertisseur et le système de contrôle/commande. La deuxième partie de la thèse est consacrée à la conception du convertisseur et l’étude de son comportement en tant que chargeur et déchargeur de la batterie. Deux approches sont utilisées : la première est analytique, où l’on calcule les principaux paramètres du convertisseur ; la deuxième est une approche assistée par ordinateur pour la détermination des paramètres dont le calcul analytique n’est pas aisé. La troisième partie de ce travail est dédiée à la modélisation du convertisseur telle qu’établie dans la littérature et à l’élaboration des lois de commande. Deux commandes robustes sont développées, à savoir la commande par modes glissants et la commande par logique floue.
Dans les deux cas, une étude de la stabilité au sens de Lyapunov est menée, aboutissant dans
le cas de la commande par logique floue à des conditions permettant le choix des paramètres
du régulateur flou d’une façon qui garantit la stabilité en boucle fermée.

Abstract:  
There is today a global rush towards the concept of more electric aircraft,
whose main goals are to reduce operational costs, the amount of used fuel and emissions of
gaseous or greenhouse gases. Electrical systems help achieve these goals by being intrinsically less prone to failure than their mechanical counterparts. These electrical systems are easier to replace and implement redundantly and enable intelligent management of energy sources. As a result, the total weight of the aircraft is reduced, fuel savings can be made, downtime, maintenance and operating costs are lowered, and the environmental impact is significantly reduced. In this manuscript, we present some examples of aircraft electrification as well as the electrical architecture of a more electric plane. We discuss therein the components we are most interested in : the battery, the converter and the control system. The second part of
the thesis is devoted to the design of the converter and the study of its behavior as a charger
and discharger of the battery. Two approaches are used : the first is analytical, where the
main parameters of the converter are calculated ; the second is a computer-assisted approach for the determination of parameters whose analytical calculation is not easy. The third part
of this work is dedicated to the modeling of the converter as established in the literature
and the development of control laws. Two robust control laws are developed, namely sliding
mode control and fuzzy logic control. In both cases, a study of the stability using Lyapunov
methodology is conducted, resulting in the case of fuzzy logic control in conditions allowing
the choice of the fuzzy controller parameters in a manner that ensures closed-loop stability.

Thème: