convertisseurs multiniveaux t. meynard, h. foch, g. gateau, e. lefeuvre
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CONVERTISSEURS MULTINIVEAUX
T. MEYNARD, H. FOCH, G. GATEAU, E. LEFEUVRE
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NOTRE DOMAINE: LA CONVERSION STATIQUE
D’ENERGIE ELECTRIQUEOBJECTIFS
- Réguler (ex: tension variable=>tension régulée)- Adapter (ex: 48V=> 12V)- Transformer (ex: DC=> AC)
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CONVERSION PAR DECOUPAGETension d’entrée
V
tTension découpée
V
t Tension découpée et filtréeV
t
Inductances
Condensateurs
Semiconducteurs
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PRINCIPE DE L’INNOVATION
+
+
Circuit de conversion classique(2-niveaux)
L’innovation:Circuit de conversion 3-niveaux
Energie stockéeRéduction de l’énergie stockée
et donc du volume du convertisseur
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Un principe généralisable à n niveaux+
+
+
=> Réduction de l’énergie stockée proportionelle au carré du nombre de niveaux
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Un principe applicable à tous les types de conversion
V I
HACHEURS(DC/DC)
CYCLOCONVERTISSEURS (AC/AC)
ONDULEURS(DC/AC)
COMMUTATEURS(AC/DC)
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Le point de départ de l’innovation...
•Un bon repas en Juillet 89,… mais ce n’est qu’un an plus tard que je réalise la nouveauté du principe!
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BRAS D’ONDULEUR3-CELLULES sous 1800Vdc
+
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ONDULEUR 8-NIVEAUX
IGBT 1200V/400A
(Vdc)max
4000V
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FILTRE ACTIF SUR RESEAU 6.6kV
Partie passive
Partie active
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Module à GTOdu hacheur d’entrée 1.5MW
Locomotive utilisant4 hacheurs multicellulaires
HACHEUR MULTICELLULAIRE POUR LOCOMOTIVE 3kV - 6MW
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ONDULEURS MULTICELLULAIRES
Cellule élémentaire(IGBT 3.3kV)
Onduleur triphasé(4.5MW - 4.7kVdc - 3.3kVac)
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Onduleurs pour le marché américain
Variateur de vitesse pour moteurs standardsde 4 kVeff•Mise en série de trois cellules à IGBT 4500V•Rendement redresseur-onduleur>98%•Distorsion Harmonique Totale <3%•Puissance de 280kW à 2.2MW•Tension de bus environ 6kV•Refroidissement à air
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Développem
ents Techniques
Idée et dépôt de brevet
Collaboration LEEI-Alcatel Alsthom RechercheThèse Philippe Carrere et contrats
Développement (en interne)
Locomotives T13Convertisseur 3kV
ACEC Charleroi(Philippe Thomas)
Variateur VDM6000Cegelec Massy (Jacques Courault)
Applications navales.
Collaboration LEEI-EDF
Thèse Serge Loudot et contrats
Variateur symphonyAlsthom Power Conversion Berlin (Roland Jakob)
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Valorisation et N
égociations
Dossier de valorisation et dépôt de brevet
Négociations de 2 options sur licence exclusives de 3 ans+1+ divers contrats de collaboration
5 brevets co-déposé avec le partenaire industriel
Simple et rapide, « en direct » avec le CNRS
Support de FIST
Bonne volonté de tous, Négociations assez faciles
Alstom demande une licence exclusive…car les produits sortent!!
Négociation beaucoup + ’’crispée’’!FIST défend nos intérêts
Signature d’une licence exclusiveplaçant ce dossier dans les 10 meilleurs
dossiers de valorisation du CNRS
Paiement d’un cash initial, champagne et petits fours…Tout le monde est content!
Après 1 an d’exploitation: patatras!Alstom demande de renégocier.
Pression, mauvaise foi, menaces, supplications. Tous les moyens sont bons! Fort soutien de Fist pour cette re-négociation forcée.
Epilogue : depuis, quand septembre arrive, il faut éplucher l’état des ventes (les « surprises » ne sont pas rares…) et s’assurer du paiement…
… mais en Mars la récompense est là!...
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Au final, la valorisation c’est le parcours du combattant, mais quand
on y a gouté on en redemande….
Licence exclusive Schneider Electric
pour l’éclairage publicSignée le 31/12/2001
Cessions de quote partde 2 brevets
CIRTEM/CNRS
AC
/AC
3 levels 5 levels ... 7 levels !3 levels3 levels 5 levels ...5 levels ... 7 levels !7 levels !
Licence exclusive ABB N° L06060Signée le 17/07/06
Xni
v G
rand
Nom
bre
Semiconducteur
Diélectrique
SemiconducteurConducteur
Non conducteur
Tensionnon régulée
Tension continûmentvariable
E E E E
j
jj
j
j
j
j
Matériau anisotrope
Matériau anisotrope
Charge
Semiconducteur
Diélectrique
SemiconducteurConducteur
Non conducteur
Tensionnon régulée
Tension continûmentvariable
EE EE EE EE
jj
jjjj
jj
jj
jj
jj
Matériau anisotrope
Matériau anisotrope
ChargeCharge
2 brevets déposés en 2005 et 2006,
Premières évaluations industrielles en cours
Passage à la limite?...
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Enfin, n’oublions pas que les bienfaits de la valorisation ne se
limitent pas à la vie professionelle…
Alors, … au boulot!
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CONVERTISSEURS MULTINIVEAUX
T. MEYNARD, H. FOCH, G. GATEAU, E. LEFEUVRE
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• http://hydre.auteuil.cnrs-dir.fr/dae/faitsetchiffres2003/04_brevets.html http://hydre-auteuil.cnrs.fr/dae/faitsetchiffres2003/07_redevances.html
Xcell
SMC
GraDéc
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