Laboratoire d’électronique de puissance

Notre laboratoire se consacre au développement et à la commande de convertisseurs de courant et de systèmes électroniques de puissance. Nous nous concentrons principalement sur l’optimisation de la puissance et des coûts.

Notre laboratoire

Notre équipe effectue des recherches et conçoit de nouveaux produits dans le domaine des convertisseurs de courant et de l’électronique de puissance. Elle s’intéresse surtout à l’amélioration du rendement énergétique et à la réduction des coûts. Les nouvelles topologies, l’optimisation du design des convertisseurs et des techniques de commande ainsi que l’utilisation de nouveaux matériaux et semi-conducteurs de puissance magnétiques comptent parmi les possibilités de réalisation de ces objectifs.

Prestations

Nos prestations dans le domaine de l’électronique de puissance sont dédiées à une large gamme d’activités:

  • Recherche et développement
  • Études de faisabilité
  • Test, analyse et optimisation de systèmes
  • Mesures des pertes et du rendement.

Il existe diverses méthodes d’exécution de ces activités:

  • Projets de promotion : cofinancés par des organisations comme Innosuisse dans le cadre de projets de recherche ambitieux
  • Contrat direct : permet de lancer facilement un projet et d’obtenir des résultats rapidement
  • Projets d’étudiants.

Compétences

Le rendement est l’une des principales propriétés des convertisseurs de courant. Un rendement élevé signifie:

  • Petit système de refroidissement
  • Coûts énergétiques réduits.

Nous développons des convertisseurs à haut rendement en:

  • Proposant des topologies modernes et à haut rendement
  • Optimisant les composants passifs
  • Optimisant le système de commande.

Les systèmes de commande modernes permettent d’améliorer la performance du système. En termes de coûts de production, cette amélioration est gratuite lorsqu’un logiciel optimisé peut être utilisé avec le même matériel. Nos travaux de recherche s’articulent autour des trois sous-thèmes suivants:

  • Commande des entraînements électriques performante et sans capteurs.

La commande sans capteurs des entraînements électriques est une option particulièrement appréciée pour renforcer la solidité et réduire les coûts. Nous développons de nouveaux algorithmes de commande performants et sans capteurs pour la commande sans capteurs de moteurs à haute précision.

Modèle PWM et d’impulsions optimisé

Les schémas PWM ou les modèles d’impulsions optimisés permettent d’améliorer les puissances harmoniques et/ou de réduire les pertes des convertisseurs. Le système de commande de pointe permet généralement d’accroître la puissance sans augmentation, voire avec une faible augmentation des coûts de production.

Nous développons des modèles PWM efficaces pour un grand nombre de convertisseurs. Nous bénéficions d’une vaste expérience dans le développement de ces microcontrôleurs ultramodernes dédiés à des convertisseurs ou à des systèmes PWM complexes, et nous sommes également spécialisés dans le développement de systèmes PWM sur FPGA.

Commande prédictive optimale et modélisée pour une puissance élevée

L’utilisation de techniques de commande optimales telles que la commande prédictive (MPC), le filtre de Kalman et l’identification de systèmes permettent généralement d’améliorer la performance de commande en matière de précision, de largeur de bande, de solidité ainsi que de réduire les nuisances sonores.

Nous développons des techniques de commande simples et très efficaces pour renforcer la capacité des systèmes électroniques de puissance. Nous disposons d’une vaste expérience du développement de systèmes de commande puissants sur des microcontrôleurs modernes.

Systèmes optimisés

Les optimisations permettent de concevoir des convertisseurs qui répondent au mieux aux spécifications.

Nos travaux de recherche se concentrent sur:

  • La conception de modèles mathématiques précis pour les convertisseurs de puissance et leurs composants prévus pour être utilisés dans des algorithmes d’optimisation
  • La formulation du design des convertisseurs dans un objectif d’optimisation. Étant donné que les paramètres de commande et des composants sont souvent fortement corrélés, nous prenons également en charge l’optimisation commune des paramètres de convertisseur et de commande.

Les composants passifs jouent un rôle clé pour les coûts, le rendement, le poids et le volume des convertisseurs. Afin de réduire les coûts, le poids et le volume, et d’optimiser l’efficacité, nous avons:

  • Développé des modèles précis de composants et de filtres passifs dédiés à l’optimisation
  • Élaboré des méthodes de design efficaces pour les composants magnétiques tels que les bobines et les transformateurs.

Le fait de remplacer les semi-conducteurs de puissance Si par des semi-conducteurs à large bande tels que SiC ou GaN permet:

  • D’augmenter le rendement énergétique des convertisseurs
  • De réduire la taille des composants passifs et du système de refroidissement.

Les convertisseurs à large bande restent assez chers. Il est toutefois envisageable de les utiliser lorsque les applications présentent de fortes contraintes de construction, nécessitent un convertisseur de taille réduite ou prévoient un fonctionnement à température élevée.

Nous étudions le design et la commande des semi-conducteurs SiC et GaN dans des convertisseurs, afin de déterminer les applications pour lesquelles leur utilisation peut s’avérer avantageuse.

Infrastructures

  • Oscilloscope ultraprécis
  • Sondes dédiées à l’électronique rapide et puissante
  • Alimentations de laboratoire à haut rendement (jusqu’à 15 kW 1500 V 30 A)
  • Analyseur d’impédance
  • Analyseur de puissance pour les mesures de puissance et de rendement
  • Alimentation haute tension (35 kV).

Contact

Pour plus d’informations, n’hésitez pas à nous contacter ou à rencontrer nos spécialistes lors de divers événements. Une collaboration est avantageuse pour tous les partenaires: votre entreprise, la société et la Haute école spécialisée bernoise.