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Interrupteurs de synthèse 10-40kV à base de calibres 1,2 à 3,3 kV pour les application moyenne tension / forte puissance

Défi technologique : Réseaux énergétiques intelligents (en savoir +)

Département : Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire : Laboratoire Systèmes PV

Date de début : 01-09-2022

Localisation : Grenoble

Code CEA : SL-DRT-22-0695

Contact : guillaume.piquetboisson@cea.fr

Dans la majorité des grandes centrales PV, les convertisseurs statiques actuels effectuent la conversion d'énergie d'un niveau usuel de 1500 VDC vers un réseau AC triphasé 50Hz sous 320 à 800 V, avant de pouvoir l'injecter sur le réseau 20kV-50Hz via un transformateur BT/HTA. Cette approche impose un courant très important à la fois aux conducteurs et aux semi-conducteurs, ce qui ne peut que s'accentuer encore avec la montée en puissance actuelle. Une autre approche, promue par le CEA, consiste à augmenter la tension de production de la centrale (côté strings PV), ainsi que celle d'injection (côté réseau électrique). Cette approche peut passer par l'utilisation de semi-conducteurs disponibles commercialement (calibres 1200 V, 1700 V, ou 3300 V) dans des convertisseurs multiniveaux, dont les topologies deviennent complexes aux plus fortes tensions. Elle peut avantageusement aussi passer par l'utilisation de semi-conducteurs à haute tension, utilisés dans des convertisseurs aux topologies plus simples. Ces composants n'existent cependant à ce stade qu'au niveau de la démonstration dans les calibres 6,5 kV, 10 kV et 15 kV. Dans le cadre de cette thèse, il est proposé de synthétiser des interrupteurs haute tension (10 à 40 kV), à partir d'interrupteurs SiC 1,2 à 3,3 kV commercialement disponibles et déjà fiabilisés. L'objectif final sera la démonstration de tels interrupteurs synthétiques en fonctionnement réel. L'un des verrous scientifiques majeurs à lever sera l'équilibrage dynamique des interrupteurs placés en série, assurant le bon fonctionnement de l'interrupteur synthétique lors des commutations.

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