Conversion de puissance DC/DC piézoélectrique

Le laboratoire SYMME (SYstèmes et Matériaux pour la MÉcatronique) mène des recherches pluridisciplinaires en mécanique, matériaux, instrumentation, informatique et génie électrique. Le stage s'inscrit dans le thème Récupération, conversion et transmission d'énergie, qui associe modélisation théorique, simulations numériques et expérimentations pour étudier des systèmes de conversion d'énergie de petite puissance.
 

Offre au format pdf avec figure :

https://adrienmor.github.io/stages-symme/sujet2_electronique.pdf

Contexte
La conversion de puissance DC/DC permet d'adapter l'énergie provenant d'une source (généralement un batterie) à la charge à alimenter. En effet, la tension de sortie fournie par la source ne correspond pas nécessairement au besoin de la charge pour une alimentation directe. C'est pourquoi, les convertisseurs de puissance DC/DC font partie intégrante d'une majorité de systèmes électroniques. Cependant, les convertisseurs DC/DC actuels reposent sur l'intégration de composants magnétiques encombrant et présentant de fortes émissions électromagnétiques. En remplacement des composants magnétiques, des topologies de convertisseurs reposant sur le stockage d'énergie sous forme mécanique, à l'aide de matériaux piézoélectriques, ont été proposées dans la littérature scientifique. Toutefois, ces topologies sont encore peu mature et trop jeunes pour être industrialisées. Elles représentent en revanche, une stratégie intéressante pour la réduction des émissions électromagnétiques dans un but de sécurisation des convertisseurs de puissance et des systèmes alimentés par ces derniers quant à de potentielles attaques matérielles.

Sujet du stage
Le stage combinera la simulation numérique, la conception et la validation d'un convertisseur DC/DC piézoélectrique. La première partie du stage sera consacrée à la simulation numérique du convertisseur. Elle visera ainsi à dimensionner les différents composants et à caractériser le convertisseur en étudiant notamment son comportement sous différentes conditions de tensions d'entrée et de sortie. La seconde partie du stage portera sur la conception et la réalisation du convertisseur, potentiellement basée sur une nouvelle structure innovante. Enfin, la caractérisation expérimentale du convertisseur permettra d'une part de valider son comportement et d'autre part d'étudier et de quantifier les émissions électromagnétiques produites par ce dernier, en l'intégrant à un banc de caractérisation CEM en cours de développement au laboratoire. Selon l'avancement, une extension de l'étude portant sur différentes topologies de convertisseurs DC/DC piézoélectriques pourra être envisagée.

Outils mis en jeu
LTSpice, KiCad, matériel expérimental.

Étudiant ou étudiante en Master 2 ou en dernière année d'école d'ingénieurs, dans les domaines suivants : Électronique, génie électrique, contrôle-commande.