CONVERTISSEURS MULTINIVEAUX

T. MEYNARD, H. FOCH, G. GATEAU, E. LEFEUVRE

NOTRE DOMAINE: LA CONVERSION STATIQUE

D’ENERGIE ELECTRIQUEOBJECTIFS

- Réguler (ex: tension variable=>tension régulée)- Adapter (ex: 48V=> 12V)- Transformer (ex: DC=> AC)

CONVERSION PAR DECOUPAGETension d’entrée

V

tTension découpée

V

t Tension découpée et filtréeV

t

Inductances

Condensateurs

Semiconducteurs

PRINCIPE DE L’INNOVATION

+

+

Circuit de conversion classique(2-niveaux)

L’innovation:Circuit de conversion 3-niveaux

Energie stockéeRéduction de l’énergie stockée

et donc du volume du convertisseur

Un principe généralisable à n niveaux+

+

+

=> Réduction de l’énergie stockée proportionelle au carré du nombre de niveaux

Un principe applicable à tous les types de conversion

V I

HACHEURS(DC/DC)

CYCLOCONVERTISSEURS (AC/AC)

ONDULEURS(DC/AC)

COMMUTATEURS(AC/DC)

Le point de départ de l’innovation...

•Un bon repas en Juillet 89,… mais ce n’est qu’un an plus tard que je réalise la nouveauté du principe!

BRAS D’ONDULEUR3-CELLULES sous 1800Vdc

+

ONDULEUR 8-NIVEAUX

IGBT 1200V/400A

(Vdc)max

4000V

FILTRE ACTIF SUR RESEAU 6.6kV

Partie passive

Partie active

Module à GTOdu hacheur d’entrée 1.5MW

Locomotive utilisant4 hacheurs multicellulaires

HACHEUR MULTICELLULAIRE POUR LOCOMOTIVE 3kV - 6MW

ONDULEURS MULTICELLULAIRES

Cellule élémentaire(IGBT 3.3kV)

Onduleur triphasé(4.5MW - 4.7kVdc - 3.3kVac)

Onduleurs pour le marché américain

Variateur de vitesse pour moteurs standardsde 4 kVeff•Mise en série de trois cellules à IGBT 4500V•Rendement redresseur-onduleur>98%•Distorsion Harmonique Totale <3%•Puissance de 280kW à 2.2MW•Tension de bus environ 6kV•Refroidissement à air

Développem

ents Techniques

Idée et dépôt de brevet

Collaboration LEEI-Alcatel Alsthom RechercheThèse Philippe Carrere et contrats

Développement (en interne)

Locomotives T13Convertisseur 3kV

ACEC Charleroi(Philippe Thomas)

Variateur VDM6000Cegelec Massy (Jacques Courault)

Applications navales.

Collaboration LEEI-EDF

Thèse Serge Loudot et contrats

Variateur symphonyAlsthom Power Conversion Berlin (Roland Jakob)

Valorisation et N

égociations

Dossier de valorisation et dépôt de brevet

Négociations de 2 options sur licence exclusives de 3 ans+1+ divers contrats de collaboration

5 brevets co-déposé avec le partenaire industriel

Simple et rapide, « en direct » avec le CNRS 

Support de FIST

Bonne volonté de tous, Négociations assez faciles

Alstom demande une licence exclusive…car les produits sortent!!

Négociation beaucoup + ’’crispée’’!FIST défend nos intérêts

Signature d’une licence exclusiveplaçant ce dossier dans les 10 meilleurs

dossiers de valorisation du CNRS

Paiement d’un cash initial, champagne et petits fours…Tout le monde est content!

Après 1 an d’exploitation: patatras!Alstom demande de renégocier.

Pression, mauvaise foi, menaces, supplications. Tous les moyens sont bons! Fort soutien de Fist pour cette re-négociation forcée.

Epilogue : depuis, quand septembre arrive, il faut éplucher l’état des ventes (les « surprises » ne sont pas rares…) et s’assurer du paiement…

… mais en Mars la récompense est là!...

Au final, la valorisation c’est le parcours du combattant, mais quand

on y a gouté on en redemande….

Licence exclusive Schneider Electric

pour l’éclairage publicSignée le 31/12/2001

Cessions de quote partde 2 brevets

CIRTEM/CNRS

AC

/AC

3 levels 5 levels ... 7 levels !3 levels3 levels 5 levels ...5 levels ... 7 levels !7 levels !

Licence exclusive ABB N° L06060Signée le 17/07/06

Xni

v G

rand

Nom

bre

Semiconducteur

Diélectrique

SemiconducteurConducteur

Non conducteur

Tensionnon régulée

Tension continûmentvariable

E E E E

j

jj

j

j

j

j

Matériau anisotrope

Matériau anisotrope

Charge

Semiconducteur

Diélectrique

SemiconducteurConducteur

Non conducteur

Tensionnon régulée

Tension continûmentvariable

EE EE EE EE

jj

jjjj

jj

jj

jj

jj

Matériau anisotrope

Matériau anisotrope

ChargeCharge

2 brevets déposés en 2005 et 2006,

Premières évaluations industrielles en cours

Passage à la limite?...

Enfin, n’oublions pas que les bienfaits de la valorisation ne se

limitent pas à la vie professionelle…

Alors, … au boulot!

CONVERTISSEURS MULTINIVEAUX

T. MEYNARD, H. FOCH, G. GATEAU, E. LEFEUVRE

• http://hydre.auteuil.cnrs-dir.fr/dae/faitsetchiffres2003/04_brevets.html http://hydre-auteuil.cnrs.fr/dae/faitsetchiffres2003/07_redevances.html

Xcell

SMC

GraDéc