Réseau de Micro Convertisseurs – MICONET 2

Les techniques de conception et de réalisation des convertisseurs d'électronique de puissance sont actuellement principalement basées sur l'association de composants discrets. Un convertisseur peut être vu comme un ensemble de composants passifs et actifs interconnectés pour réaliser la fonction recherchée pour un cahier des charges donné. Chaque composant doit alors être choisi en fonction des contraintes qui lui seront imposées par ce cahier des charges. Cette approche nécessite donc une étude spécifique pour chaque fonction à réaliser ce qui va avoir plusieurs conséquences :
- La diversité des fonctions que l'on rencontre en électronique de puissance mais aussi les larges domaines d'application : de quelques Watt a plusieurs Méga Watt, font qu'il est indispensable de maintenir un large panel de technologies et de composants passifs et actifs pour répondre à ces besoins.
- A chaque nouvelle application correspond un nouveau convertisseur, ce qui conduit à reconcevoir systématiquement la structures de conversion.
- La maîtrise des fonctions de conversion et des phénomènes, électriques, magnétiques, thermiques et mécaniques complexes qui interviennent dans le fonctionnement d'un convertisseur de puissance nécessite une excellente connaissance de l'électronique de puissance.
Afin de contourner ces, nous proposons, dans ce projet, une approche permettant de répondre de manière totalement flexible à n’importe quel cahier des charges. Elle vise à créer un composant unique appelé, cellule élémentaire, permettant de répondre à tous types de cahier des charges, par mise en réseau d'un nombre plus ou moins important d'éléments. La grandeur à traiter dans les applications d'électronique de puissance étant l'énergie, c'est par association, en série et/ou en parallèle, de plusieurs de ces cellules élémentaires que l'on règlera les calibres en tension et/ou en courant du convertisseur à réaliser. La cellule étant générique, l'effort de développement peut être concentré et cette approche permettrait de réduire de manière substantielle la pénétration de l'électronique dans les applications déjà existantes. Ce type de structure est particulièrement bien adapté à l'émergence des nouvelles sources d'énergie multicellulaire du type solaire, PAC, biopile ou encore des applications plus classiques mais très génériques comme les réseaux de système embarqué type automobile, ordinateurs, réseaux de communication.
Dès lors, une structure performante et fiable, adaptable à un grand nombre de besoins doit être créée. En effet, le besoin final en termes de tension et de puissance étant atteint en associant, entre elles, des cellules élémentaires, il n’y a alors plus besoin d’adapter la structure de puissance à l’application. Ainsi la conception des convertisseurs d’énergie en électronique de puissance se trouve simplifiée et devient accessible pour un plus grand nombre d'applications.
Pour rendre viable une telle approche il est nécessaire de considérer plusieurs points. En effet, l'association d'un grand nombre de cellules élémentaires pour remplir n'importe quel cahier des charges nécessite que :
- la cellule élémentaire présente des densités de puissance commutée et un niveau de rendement,
- son intégration monolithique ou hybride soit conduite sur la base de développements technologiques et d'assemblage collectifs et spécifiques afin de maximiser la fiabilité des cellules élémentaires,
- la gestion du réseau soit imaginée pour favoriser l'assemblage des cellules, assurer la configuration et éventuellement la reconfiguration en marche dégradée, mais aussi une utilisation optimale des effets liés au grand nombre,
Enfin, il faut imaginer quelles peuvent être les solutions qui permettront à un grand nombre de cellules élémentaires de se partager et de bien répartir les contraintes électriques de l'application quelques soient les conditions et le point de fonctionnement liés à l'applicatif.