Soutenance de thèse de Houssein AL ATTAR (équipe CODEx)

Houssein AL ATTAR, doctorant au sein de l’équipe CODEx soutiendra sa thèse intitulée :

« Contrôle du Chargeur Réversible pour Véhicule Électrique » / « Bidirectional Electric Vehicle Charger Control »

le 14/10/2022 à 14h, à l’Amphi S / École Centrale de Nantes. Lien streaming : https://ec-nantes.zoom.us/j/92100054173

Jury :

• Directeur de thèse : Malek Ghanes
• Co-encadrant : Mohamed Hamida
• Rapporteurs : Marco Liserre (Professeur, Université de Kiel, Allemagne); Hervé GUEGUEN (Professeur, Centrale Supélec campus de Rennes, IETR);
• Examinateurs : Patrick Coirault (Professeur des Universités, Université de Poitiers, LIAS); Zohra Kader (Maître de Conférences, INP de Toulouse, LAPLACE);
• Membre Invité : Miassa Taleb (Docteur Ingénieur, Groupe Renault Technocentre Guyancourt)

Résumé :

Dans cette thèse inscrite dans le cadre de la chaire Renault-Centrale Nantes, l’objectif est de concevoir des stratégies de contrôle pour améliorer les performances et le rendement du chargeur réversible du Véhicule Électrique (VE).
Dans le mode décharge, le nouveau défi consiste à concevoir une stratégie de Modulation par Décalage de Phase (MDP) pour améliorer la zone de fonctionnement et le rendement du convertisseur DC-DC. La loi de commande est basée sur l’inversion de gain du convertisseur DC-DC LLC.
Du point de vue coût, la contribution porte essentiellement sur la conception d’une stratégie d’optimisation pour diminuer le dimensionnement du convertisseur DC-DC LLC mais aussi d’améliorer les performances de la stratégie de Modulation par Fréquence d’Impulsion (MFI).
Ensuite, un développement d’un modèle grand signal du convertisseur LLC basé sur la stratégie MDP est élaboré. La contribution principale consiste à implémenter des stratégies du contrôle robuste, telles que la commande sans modèle et la commande adaptive super twisting, combinées avec la stratégie MDP.
D’autre part, l’apport principal conduit à fournir une stratégie de contrôle hybride du chargeur afin de réguler la tension du bus DC dans les zones de saturation du convertisseur DC-DC.
Enfin, une nouvelle topologie d’un chargeur VE avec la structure DAB est étudiée. Une stratégie de contrôle en cascade est proposée pour réguler le bus DC et le courant réseau. Différentes stratégies de modulation, telles que les modulations par décalage d’un ou deux déphasages, sont étudiées.
Des résultats de simulation de modèles de chargeurs réels sont présentés afin de mettre en évidence l’efficacité des stratégies de contrôle proposées.

Mot clés : Chargeur VE réversible, Convertisseur AC-DC, Convertisseurs DC-DC (LLC et DAB), Modulation par Fréquence d’Impulsion, Modulation par Décalage de Phase, Contrôle Non-linéaire Robuste.

Abstract:

In this thesis, part of the chair Renault/Centrale Nantes, the aim is to design control strategies to improve the performance and efficiency of the bidirectional charger of the Electric Vehicle (EV). In the discharging mode, the new challenge is to design a Phase Shift Modulation (PSM) strategy to improve the operating zone and efficiency of the DC-DC converter. The control law is based on the DC-DC LLC gain inversion. In terms of cost, the contribution is mainly about the design of an optimization strategy, not only to reduce the sizing of the DC-DC LLC converter, but also to improve the performance of the Pulse Frequency Modulation (PFM) strategy.
Then, a large signal model of the LLC converter based on the PSM strategy is developed. The main contribution consists of implementing robust control strategies, such as model-free control and adaptive super twisting control, combined with the PSM strategy.
On the other hand, the key contribution leads to provide a hybrid control strategy of the charger in order to be able to regulate the DC bus voltage in the saturation zones of the DC-DC converter.
Finally, a new topology of an EV charger with the DAB structure is studied. A backstepping control strategy is proposed to regulate the DC bus voltage and the grid current. Different modulation strategies, such as single and dual phase shift modulation, are studied.
Simulation results of real charger models are presented in order to highlight the effectiveness of the proposed control strategies.

Keywords: Bidirectional EV charger, AC-DC converter, DC-DC converters (LLC and DAB), Pulse Frequency Modulation, Phase Shift Modulation, Robust Non-linear Control.