Thèse Étude des Défaillances et des Stratégies de Protection des Systèmes de Génération Électrique à Base de Convertisseurs de Puissance pour l'Électrification de la Propulsion Aéronautique H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Electrical, Optical, Bio-physics and Engineering Laboratoire de recherche : Laboratoire de Génie Electrique et Electronique de Paris Direction de la thèse : Eric LABOURE ORCID 000000024343834X Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-09-30T23:59:59 Les projets de recherche d'électrification de la propulsion introduisent de nouvelles architectures réseaux, s'appuyant sur des bus électriques continus de 800 VDC. Or, les charges, dites « non-propulsives », nécessitent toujours d'être alimentées. Le réseau 115 VAC - 400 Hz reste le réseau principal envisagé. Ce réseau est, depuis 50 ans, alimenté par des génératrices à courant alternatif entraînée mécaniquement par la boite d'accessoire des moteurs. Pour ces réseaux historiques « simples », les défaillances, leurs effets et les moyens de protection sont très bien maîtrisés autant sur le plan scientifique que technique.
Les programmes de recherche sur l'électrification de la propulsion des aéronefs amènent à considérer la génération électrique de bord en courants alternatifs par des convertisseurs d'électronique de puissance à partir de bus électrique à courant continu considéré en haute tension pour l'aéronautique (800 VDC). Dans ce contexte spécifique de l'aéronautique, le manque de connaissances scientifiques et techniques sur les défaillances, leurs effets, et les moyens de protections à mettre en oeuvre, sur la génération d'un réseau électrique par convertisseur d'électronique de puissance, est un obstacle à franchir pour permettre la montée en maturité de l'électrification de la propulsion.
La thèse proposée vise, en premier lieu, à répertorier et analyser les solutions des autres secteurs (réseaux électriques terrestres ou embarqués...) dont les problématiques, les systèmes voire les contraintes se rapprochent le plus de ceux imaginés pour les nouveaux réseaux aéronautiques. Citons par exemple, les microgrids terrestres qui utilisent des convertisseurs d'électronique de puissance pour alimenter des réseaux à partir de panneaux solaires. Il s'agira également de regarder ce qui se fait dans les autres secteurs du transport, tel que le ferroviaire, le naval ou l'automobile sans oublier de suivre les avancées majeures pour l'aéronautique proposées par les acteurs académiques et industriels du domaine.
A l'aide de cet état de l'art, il conviendra d'identifier et d'analyser l'ensemble des modes de défaillance potentiels, en amont, au sein du convertisseur puis en aval. La mise en place d'une démarche d'analyse systémique sera alors essentielle.
A partir des modes de défaut identifiés, il s'agira d'utiliser la simulation pour déterminer les mécanismes physiques de mise en place des défauts et analyser les effets des défauts sur les réseaux que le convertisseur interface. Une démarche scientifique de modélisation et de mise en place de la simulation devra être déployée pour s'assurer de la validité des analyses. Une méthode scientifique d'analyse des observations devra être mise en place.
Grâce à la connaissance des mécanismes de mise en place des défauts, une liste des variables observables pertinentes servira à proposer de nouveaux plans de protection. La simulation permettra une première vérification des concepts proposés. Le travail sera réalisé sous contrat de collaboration entre le laboratoire GeePs et SAFRAN-Tech.

A partir des modes de défaut identifiés sur de nouveaux types de réseau de bord d'avions, il s'agira de déterminer les mécanismes physiques associés à l'apparition de défauts et d'analyser les effets de cs défauts sur les réseaux électriques que le convertisseur électronique de puissance interface. Une démarche scientifique de modélisation et de mise en place de la simulation devra être déployée pour s'assurer de la validité des analyses. Une méthode scientifique d'analyse des observations devra être mise en place. Simulation et expérimentation

Candidat ayant une solide formation en Génie Électrique dans le domaine des Réseaux électriques et de l'Électronique de Puissance. Le niveau demandé doit correspondre à un niveau Master ou équivalent.