convertisseur continu-continu a rapport de transformation eleve pour

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Institut National Polytechnique de Lorraine
Ecole Doctorale: Informatique Automatique Electronique Mathématique
Département de Formation Doctorale: Electronique Electrotechnique
N° attribué par la bibliothèque
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Thèse
Présentée en vue d’obtenir le grade de
Docteur de l’Institut National Polytechnique de Lorraine
Spécialité : Génie Electrique
par
HUANG Bin
DEA PROTEE, UHP
CONVERTISSEUR CONTINU-CONTINU A RAPPORT DE
TRANSFORMATION ELEVE POUR APPLICATIONS PILE À
COMBUSTIBLE
sous la direction de
M. DAVAT Bernard
Soutenue publiquement, le 14 mai 2009 devant la commission d’examen
Membres du Jury :
M. ASTIER Stéphan Président Rapporteur
M. BERTHON Alain Rapporteur
M. DAVAT Bernard
M. DE BERNARDINIS Alexandre
M. MARTIN Jean-Philippe
M. PIERFEDERICI Serge

Remerciements
Le travail présenté dans ce mémoire a été effectué au Groupe de Recherche en
Électrotechnique et en Électronique de Nancy (GREEN), au sein de l’École Nationale
Supérieure d’Électricité et de Mécanique (ENSEM) de Nancy.
Je remercie tout d’abord Monsieur Stéphan ASTIER, Professeur à l’INPT, ainsi que
M. Alain BERTHON, Professeur à l’Université de Franche-Comté, d’avoir accepté de
rapporter ce travail et pour l'intérêt qu'ils y ont porté.
J’adresse mes plus vifs remerciements à M. Bernard DAVAT, Professeur à l’INPL,
pour avoir encadré et dirigé ces travaux et pour la confiance qu’il m’a accordée tout au long
de cette thèse.
Je remercie très chaleureusement M. Jean-Philippe Martin, Maître de conférences à
l’INPL, d’avoir co-encadré cette thèse, pour son enthousiasme et tous les précieux conseils
qu'il a portés, des heures durant, sur ces travaux.
Je remercie particulièrement M. Serge PIERFEDERICI, Maître de conférences HDR
à l’INPL, pour sa disponibilité et ses conseils avisés pour la commande du système.
Je remercie M. Alexandre DE BERNARDINIS, Chargé de recherche à l’INRETS, pour
sa présence dans le jury de thèse et aussi pour l’intérêt qu’il a manifesté pour ces recherches.
J’exprime également ma gratitude au personnel administratif, aux secrétaires, aux
techniciens et à l’ensemble des chercheurs du GREEN pour leur aide, leur gentillesse, les
bons moments passés ensemble et pour tout ce qu’ils ont pu m’apporter durant ces années.
Je remercie également, ma famille et mes amis, pour leur aide dans la réalisation de
ce travail, leur assistance et leur immense soutien moral et affectif pendant toutes ces années.

Sommaire
Sommaire 1
Introduction générale 5
Chapitre 1. Convertisseurs continu-continu non isolé
1.1. Introduction 8
1.2. Convertisseurs continu-continu non-isolés 9
1.2.1. Etude des convertisseurs classiques en mode de conduction continue 9
1.2.1.1. Convertisseur Boost 9
1.2.1.2. Convertisseur Buck 11
1.2.1.3. Convertisseur Buck-Boost 12
1.2.1.4. Convertisseur Cuk 14
1.2.1.5. Convertisseur Sepic 15
1.2.1.6. Comparaison des montages 17
1.2.2. Prise en compte des éléments parasites 18
1.2.2.1. Prise en compte des éléments parasites du convertisseur Boost 19
1.2.2.2. Prise en compte des éléments parasites du convertisseur Buck 23
1.2.2.3. Prise en compte des éléments parasites du convertisseur Buck-Boost 25
1.2.2.4. Prise en compte des éléments parasites du convertisseur
Cuk et du convertisseur Sepic 27
1.2.2.5. Comparaison des gains en tension en tenant compte les éléments parasites 28
1.2.3. Associations de composants ou de montages 29
1.2.3.1. Mise en parallèle des convertisseurs élémentaires 29
1.2.3.2. Convertisseur Boost à trois niveaux 38
1.2.3.3. Convertisseur Boost en cascade 40
1.2.3.4. Convertisseur à haut gain en tension 43
1.3. Conclusion 46