Électronique de Puissance Avancée

Ce cours de Master 1 (semestre 1) approfondit l’électronique de puissance au service des systèmes d’énergies renouvelables. Il part de la physique des composants à grand gap (SiC, GaN), qui permettent aujourd’hui des convertisseurs à rendement supérieur à 97-99 %, pour aller jusqu’aux topologies utilisées dans les centrales PV, les systèmes de stockage par batteries et les liaisons HVDC. Les études de cas sont ancrées dans le contexte nigérien : températures ambiantes de 45 °C, poussière d’harmattan, réseau NIGELEC 230/400 V – 20/33 kV, centrales et mini-réseaux solaires.

Objectifs d’apprentissage

• Analyser et concevoir des convertisseurs de puissance haute performance (rendement > 97 %) pour les systèmes EnR.
• Maîtriser la MLI multi-niveaux et les topologies avancées (NPC, Flying Capacitor, MMC).
• Modéliser les phénomènes de commutation à haute fréquence et dimensionner les circuits d’amortissement.
• Évaluer et optimiser les pertes dans les composants SiC et GaN pour la prochaine génération de convertisseurs.

Prérequis

Électronique de Puissance — Licence S2 (ELP2202) ; Physique des Semi-conducteurs (PSC1101).

Plan du cours

1. Leçon 1 — Composants de Puissance de 3e Génération
2. Leçon 2 — Topologies Avancées AC/DC
3. Leçon 3 — Onduleurs Multi-niveaux
4. Leçon 4 — Convertisseurs pour les EnR

Travaux pratiques

• TP1 : Caractérisation SiC MOSFET — mesures de commutation Double-Pulse Test (leçon 1).
• TP2 : Conception et simulation d’un onduleur NPC 3 niveaux sous PLECS (leçon 3).
• TP3 : Optimisation d’un convertisseur boost PV 50 kWc — bilan de pertes complet (leçon 4).

Modalités d’évaluation

Volume horaire : CM 22 h, TD 8 h, TP 10 h, TPE 40 h, soit 80 h de charge totale (CTT) — 4 crédits. Évaluation CC + ET : contrôle continu 40 % (comptes rendus de TP, TD notés, quiz en ligne) et examen terminal 60 % ; nature mixte (écrit et pratique).

Bibliographie

• Mohan, Undeland & Robbins, Power Electronics: Converters, Applications and Design, Wiley.
• Holmes & Lipo, Pulse Width Modulation for Power Converters, IEEE Press.
• Bose, Power Electronics and AC Drives, Prentice Hall.
• Erickson & Maksimović, Fundamentals of Power Electronics, Springer (complément).
• B. J. Baliga, Fundamentals of Power Semiconductor Devices, Springer (complément sur les composants).