Etude de l'intégration d'un stabilisateur/limitateur supraconducteur dans un réseau DC autonome
Les problèmes de stabilité qui existent dans les réseaux DC embarqués sont principalement dus à la présence de convertisseurs de puissance. En effet, dans un réseau DC intégré, l'interaction entre des filtres d'entrée RLC mal amortis et des charges à puissance constante, telles que par exemple des actionneurs alimentés par des onduleurs et des batteries avec des contrôleurs de charge, peut être la source d’une instabilité de la tension du bus DC. Cette instabilité se traduit par une oscillation croissante du courant et de la tension dans les lignes de transmission, ce qui peut conduire à la destruction des composants qui composent le réseau. L'objectif principal de cette thèse est de proposer une nouvelle méthode de stabilisation basée sur un dispositif supraconducteur en exploitant ses propriétés. En effet, les supraconducteurs deviennent résistifs lorsqu'un champ magnétique externe leur est appliqué. Ainsi, en faisant varier le champ magnétique appliqué sur le ruban supraconducteur, son courant critique peut être modifié de sorte que le ruban se comporte comme une résistance dynamique contrôlable par le champ magnétique. En intégrant ce ruban supraconducteur contrôlé par le champ magnétique en série avec le filtre d'entrée d'un réseau DC, la marge de stabilité peut être augmentée en fonction de la puissance demandée par la charge. Afin de pouvoir étudier cette méthode, il est nécessaire de déterminer la résistance du ruban supraconducteur à chaque instant du fonctionnement du réseau. Cette résistance est non linéaire et dépend de la température, du courant et du champ externe Rsc(T;I;Bext). Pour ce faire, dans un premier temps, un modèle multiphysique est proposé. Ce modèle est développé dans un outil numérique permettant la simulation du système dans différents régimes (stationnaire et transitoire). Il est ensuite inséré dans un réseau DC équivalent d'un avion plus électrique pour étudier la méthode proposée. La difficulté de cette nouvelle méthode de stabilisation réside dans la possibilité pratique de faire varier dynamiquement la résistance du ruban supraconducteur par un champ magnétique externe sans emballement thermique en vue d'avoir une résistance par unité de longueur suffisante pour pouvoir stabiliser un réseau DC. Afin de valider expérimentalement le principe de la méthode, il est proposé le dimensionnement, la conception et la caractérisation d'un inducteur magnétique pour créer un champ magnétique variable qui permettra de réaliser des mesures expérimentales sur un ruban supraconducteur. Les résultats expérimentaux, obtenus sur un banc d'essai au sein du laboratoire GREEN, ont permis de valider le principe de la méthode proposée. Ils nous ont également permis de tirer plus de conclusions sur le comportement dynamique du stabilisateur supraconducteur sous un champ magnétique externe.