Structures et contrôle d'amplificateurs de puissance et de convertisseurs statiques d'énergie électrique en vue de leur enfouissement
Résumé
Ce manuscrit d’HDR discute de structure et de contrôle de convertisseurs et d’amplificateurs, dans les gammes de tension de quelques volts et de puissance inférieure au watt, en vue de leurs enfouissements au sein de circuits intégrés. Enfouis, car au-delà d’être intégrés, ils sont distribués au sein de chaque fonction, et finalement dissimulés d’un point de vue système. Cette approche répond aux multiples verrous limitant l’autonomie, augmentant le volume d’un système électronique et réduisant leurs fiabilités.
Je situe principalement mes travaux par rapport à l’état de l’art sur les méthodologies de simulation et d’analyse de structure, et de leurs contrôles, complétées par des propositions de circuit et leurs implémentations à des fins de validations expérimentales. L’exploration des trois grandes familles de convertisseurs, capacitif, inductif et résonant, et leurs hybridations par connexion série ou parallèle, ont permis de dégager des tendances de miniaturisation, des lois en vue de la prédiction de certaines de leurs performances, notamment le rendement énergétique. Cette étude structurelle est également un déclencheur et un aiguilleur d’évolution des technologies. Par la suite, différents types de contrôle, pour fournir une alimentation stable ou variable rapidement, sont analysés tels que le contrôle analogique et numérique à fréquence fixe ou variable. La contribution est majoritairement orientée vers la proposition de boucles d’asservissement originales, plutôt analogiques, intimement liées au convertisseur. Ces apports à multiples facettes sont autant de clefs vers l’enfouissement des convertisseurs.
Je me suis attaché à décrire mes apports repris dans une quinzaine d’articles internationaux, une trentaine de conférences internationales et une dizaine de brevets à ce jour. Je reste également actif dans la mission d’enseignement et contribue à la formation par la recherche dans ce domaine, peu couvert par les formations initiales.
Au niveau des perspectives, il paraît nécessaire de continuer à explorer de nouvelles structures ou à revisiter certaines, à la lumière des technologies émergentes sur une échelle de puissance élargie couvrant également le milliwatt. Dans un esprit de décloisonnement et pour créer de nouvelles filières, je souhaiterais porter de nouveaux projets en collaboration avec d’autres chercheurs sur l’analyse du codage logique et les convertisseurs à transduction multi domaines. Enfin, il est nécessaire de penser aux répercussions de la recherche sur la société et les orienter en fonction d’une réflexion globale.
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