Jean-Yves GAUTHIER a soutenu son HDR le 9 janvier 2024 à l’INSA de Lyon, Amphithéâtre Emilie du Châtelet, Bibliothèque Marie Curie, INSA Lyon.
Titre :
Commande des convertisseurs électriques pour l’actionnement et l’acheminement de l’énergie
Jury :
Rapporteurs :
M. Maurice FADEL, Professeur des Universités ENSEEIHT, Toulouse
M. Jean-Paul GAUBERT, Professeur des Universités Université de Poitiers
M. Malek GHANES, Professeur des Universités Ecole Centrale de Nantes
Autres membres du Jury :
M. Demba DIALLO, Professeur des Universités Université Paris-Saclay
Mme Xuefang LIN-SHI, Professeur des Universités INSA Lyon
Mme Claire VALENTIN, Professeur des Universités, Université Claude Bernard Lyon 1
Résumé :
Ce manuscrit rend compte des travaux de recherche et d’enseignement que j’ai effectués en tant que maître de conférences à l’INSA Lyon, dans le cadre d’une demande d’Habilitation à Diriger les Recherches. Mes travaux ont porté sur la modélisation et la commande des machines électriques et des convertisseurs de puissance. Ces systèmes font partie des éléments clés de la transition énergétique : on les retrouve en matière d’actionnement, pour les transports notamment, mais aussi pour l’acheminement de l’énergie électrique (transport, distribution et conversion).
Le manuscrit est organisé de la façon suivante. Après quelques lignes à propos de ma formation et de mon parcours, le premier chapitre propose un résumé de mes activités pédagogiques au sein du département de Génie Électrique de l’INSA Lyon, un bilan des activités de recherche et d’encadrement scientifique ainsi que des responsabilités collectives.
Le deuxième chapitre débute avec un regard particulier qui est posé sur l’étude des régimes triphasés, élément clé de la culture électrotechnicienne, avec un bref historique. Ensuite, mes activités de recherche sont positionnées selon différents niveaux : tout d’abord en termes d’enjeux sociétaux et d’applications visés puis d’un point de vue scientifique.
Dans le troisième chapitre, des détails sur mes activités menées en matière de commande de machines électriques triphasées sont présentés. On y retrouve, en premier lieu, des recherches autour de la commande des machines à proprement parlé, comme l’utilisation du flux pour améliorer l’observabilité dans la commande des machines asynchrones et la prise en compte de la rémanence magnétique des machines synchrones à réluctance variable. Dans un second temps, est considéré également le convertisseur associé à la machine, avec le concept de modulation hybride prédictive et le système d’alimentation par le neutre, tous deux appliqués notamment au pilotage de la machine synchrone à aimants permanents.
Le quatrième chapitre est dédié à la commande des convertisseurs non associés à des machines électriques avec trois exemples présentés. Tout d’abord, nous nous intéressons au pilotage des convertisseurs AC/DC utilisés pour les lignes à courant continu à très haute tension. Ensuite, le cas de la modélisation et de la commande du convertisseur DC/DC Dual Active Bridge est détaillé, suivi de la commande des convertisseurs DC/DC avec plusieurs branches hétérogènes.
Un dernier chapitre conclut ce manuscrit avec une discussion sur les bénéfices économiques et écologiques potentiellement apportés par la commande sur les systèmes étudiés, selon deux visions : la simplification et la complexification. Des perspectives de recherche et de collaboration, classées selon ces mêmes visions, sont envisagées dans les domaines de l’électromobilité et des réseaux électriques à courant continu.
Mots-clés :
convertisseurs, commande, électronique de puissance, machines électriques, énergie, transport, actionnement, modélisation, mise en œuvre expérimentale.
Publications :