Conception et réalisation d`un convertisseur DC/DC à haut rapport

Projet de thèse :
Conception et réalisation d’un convertisseur DC/DC à haut rapport de conversion pour
électrolyseurs au sein d’un système multi-sources
Ces dernières années, l’utilisation des électrolyseurs pour produire proprement et
efficacement de l’hydrogène à partir de sources d’énergie renouvelables (éolien, solaire) a
profité d’un intérêt croissant de la part des chercheurs et également des industriels. De même
que les piles à combustible, les électrolyseurs ont besoin de convertisseurs DC/DC [1].
Généralement, les électrolyseurs exigent une faible tension continue afin de produire de
l’hydrogène à partir d’eau dé-ionisée, pure ou distillée. Pour cette raison, les convertisseurs
DC/DC buck sont généralement utilisés [2].
Pour des applications électrolyseur, les convertisseurs DC/DC doivent répondre à de
nombreuses problématiques en termes d’efficacité énergétique, de compacité et de réduction
de l’ondulation de courant de sortie. Les ondulations de courant générées par les
convertisseurs DC/DC peuvent conduire à des dégradations à long terme sur les électrolyseurs
et par conséquent réduire leurs durées de vie [3]. En outre, la disponibilité et la fiabilité des
convertisseurs DC/DC restent une préoccupation majeure afin que les systèmes multi-sources
puissent garantir un haut niveau d’autonomie [3].
Dans les systèmes multi-sources, le bus DC de gestion des flux d’énergie est généralement
une haute tension de quelques centaines de volt. Etant donné que l’électrolyseur doit être
alimenté en tension très faible, le convertisseur DC/DC d’interface doit présenter un haut
rapport de conversion [4].
Dans un premier temps, l’objectif est de réaliser un état de l’art des topologies de
convertisseur DC/DC actuellement utilisées pour des applications électrolyseurs. Les
topologies pourront être comparées en se basant sur les exigences requises pour ce type
d’application.
La deuxième partie consiste à proposer et à étudier une nouvelle topologie de convertisseur
DC/DC respectant les problématiques de disponibilité et d’efficacité énergétique au sein des
systèmes multi-sources.
La troisième partie, quant à elle, est focalisée sur le développement de lois de commande et
également à la validation expérimentale par la réalisation d’une maquette de convertisseur
DC/DC pour un cahier des charges donné.
Pour de plus ample information concernant ce sujet de thèse, merci de contacter :
Pr. Bruno Douine, Professeur des Universités (directeur de thèse), Université de Lorraine,
Nancy, France
Email : [email protected]
Dr. Damien Guilbert, Maître de Conférences (co-encadrant), IUT de Longwy/Université de
Lorraine, Nancy, France
Email : [email protected]

References
[1] T. Zhou, B. François, M. El Hadi Lebbal, S. Lecoeuche, “Real-Time Emulation of a Hydrogen-Production
Process for Assessment of an Active Wind-Energy Conversion System”, IEEE Transactions on Industrial
Electronics, Vol. 56, Iss. 3, 2009, pp. 737-746.
[2] M.E. Şahin, H.I. Okumuş, M.T. Aydemir, “Implementation of an electrolysis system with DC/DC
synchronous buck converter”, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 39, 2014, pp. 6802-6812.
[3] D. Guilbert, A. N’Diaye, P. Luberda, A. Djerdir, “Fuel Cell Lifespan Optimization by Developing a Power
Switch Fault-Tolerant Control in a Floating Interleaved Boost Converter”, Fuel Cells, 2016, pp. 1-14.
[4] R. Sarrias-Mena, L.M. Fernández-Ramírez, C.A. García-Vásquez, F. Jurado, “Electrolyzer models for
hydrogen production from wind energy systems”, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 40, 2015,
2927-2938.