L'objectif de cette thèse est d'étudier le comportement et l'efficacité des composants électroniques dans les applications de puissance à basse température, en l'occurrence entre 20 K et 100 K. Cette étude comporte deux volets. Tout d'abord, il est nécessaire de comprendre et de caractériser les mécanismes impliqués à basse température dans les semi-conducteurs. Pour cette partie, une étude expérimentale des matériaux seuls à basse température doit être réalisée. Cette partie sera suivie par l'étude expérimentale et théorique des jonctions élémentaires (semi-conducteur-semiconducteur / métal-semiconducteur) à basse température. Les résultats obtenus pour ces briques élémentaires seront utilisés pour comprendre les phénomènes mis en jeu dans les systèmes plus complexes correspondant aux dispositifs électroniques de puissance. Parallèlement à ces travaux, il est nécessaire de vérifier quels composants sont encore fonctionnels dans cette gamme de température et de les caractériser. L'un des défis à long terme est de construire des convertisseurs qui pourraient être directement intégrés dans des applications supraconductrices à basse température.

Contribution au développement d'un convertisseur DC-DC haute puissance faible tension pour des applications électrolyseur à membrane échangeuse de protons

Le développement des énergies renouvelables (ENR) nécessite des modifications importantes des réseaux électriques si l’on veut atteindre les objectifs annoncés par de nombreux pays à l’horizon d’une vingtaine d’années. Les lignes et les postes ont des capacités limitées et l’installation de nouvelles centrales de production, éolienne en particulier, n’est pas toujours simple.
Un autre problème freine le développement des ENR car ces sources ne participent en général pas aux services réseau (réglage de la tension, réglage de la fréquence, suppression d’harmoniques, de déséquilibres…). Les sources ENR sont souvent passives vis-à-vis de ces services et laissent les centrales classiques prendre en compte ces problèmes.
Une solution au caractère intermittent des ENR et permettant d’apporter certains services est l’association à une source ENR d’éléments de stockage comme des batteries, le tout étant connecté au réseau par l’intermédiaire d’un convertisseur statique.
Le sujet de thèse proposé s’intéresse aux différents services réseau que peut apporter un élément de stockage couplé à une source ENR.
Dans un premier temps, il s’agira de définir les différents services que peut apporter le couple élément de stockage – convertisseur statique de connexion au réseau que ce soit au niveau de la compensation d’harmoniques, de la prise en compte de charges déséquilibrées ou de la compensation de réactif .
Dans un deuxième temps, il faudra définir une architecture de l’élément de stockage, du convertisseur statique et du contrôle de l’ensemble et effectuer ensuite une simulation de l’ensemble afin de vérifier son fonctionnement dans le cas des différents services attendus.
Dans un 3ème temps et dans le cadre du projet MHyrabel (Mission HYdrogène pour la Régulation, l’Assistance au réseau et à la mobilité à partir des Eoliennes Lorraines), il s’agira de remplacer la batterie par un stockage hydrogène.