Soutenance de thèse / Thesis defense
Avis de Soutenance
Monsieur : Guy L. SCOGGIN, Génie électrique
Soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés
"A General Numerical Analysis of Optimal Multi-Variable Dual Active Bridge Modulation Strategies"
dirigés par Monsieur Olivier BÉTHOUX
Soutenance prévue le lundi 19 janvier 2026 à 9h30
Lieu : CentraleSupélec - Bâtiment Eiffel - Université Paris Saclay 3 rue Joliot-Curie 91190 Gif-sur-Yvette
Salle : Amphi I
Composition du jury proposé
Pr. Bruno ALLARD INSA de Lyon Rapporteur
Dr. Guillaume GATEAU Université de Toulouse Rapporteur
Pr. Guillaume SANDOU CentraleSupélec Examinateur
Pr. Florence OSSART Sorbonne Université Examinatrice
M. Lionel MATHIEU Safran Electronics & Defense Invité
Pr. Olivier BÉTHOUX Sorbonne Université Directeur
Dr. Adrien VOLDOIRE CentraleSupélec Encadrant
Dr. Lucas PNIAK Safran Tech Encadrant
Mots-clés : Convertisseur DAB, Électronique de Puissance, Contrôle, Commande, Optimisation, Modulation, Analyse Numérique
Résumé :
Cette thèse fait progresser la conception des convertisseurs “Dual Active Bridge” DAB , éléments essentiels de l’électrification croissante des systèmes de puissance aéronautiques, où l’efficacité, la fiabilité et la maintenabilité sont primordiales. Elle développe un cadre rigoureux fondé sur l’optimisation pour synthétiser des stratégies de modulation en régime permanent en poursuivant trois objectifs interdépendants : maintenir la commutation douce ZVS sur de larges plages de fonctionnement, minimiser les pertes et limiter les contraintes de courant afin d’assurer des performances conformes aux exigences aéronautiques. Le travail débute par l’analyse d’architectures électriques des aéronefs, afin d’identifier les points où le convertisseur doit garantir une commutation douce, malgré de fortes variations de tension et de charge. Un cadre d’optimisation compact en domaine fréquentiel est ensuite introduit, décrivant les tensions, les courants, et le transfert de puissance au moyen de modèles mathématiques invariants. Ce cadre est ensuite étendu à un modèle invariant de pertes fondé sur la physique. Les paramètres extraits de mesures et de fiches techniques permettent une minimisation directe des pertes. Enfin, une amélioration topologique dynamique introduit une modification topologique du convertisseur qui est nécessaire pour rétablir la ZVS. Une méthode de dimensionnement fondée sur des marges définit une procédure de dimensionnement. Les simulations confirment que cette approche adaptative améliorer globalement la performance du convertisseur.
Keywords: Dual Active Bridge, Power Electronics, Control, Command, Optimization, Modulation, Numerical Analysis, Loss Modeling
Abstract:
This dissertation advances the design of Dual Active Bridge DAB power converters, devices that are part of a industry-wide trend towards increased electrification of aerospace power systems, where high efficiency, reliability, and maintainability are essential. It develops a rigorous, optimization-based framework to synthesize steady-state modulation strategies and inform hardware design, pursuing three coupled objectives: maintaining zero-voltage switching ZVS over wide operating ranges, minimizing losses, and limiting current stress for aerospace-class performance. The work begins by analyzing representative aerospatial electrical architectures to identify applications where isolated, bidirectional conversion must sustain soft-switching under large voltage and load variations. A compact frequency-domain optimization framework is then introduced, expressing bridge voltages, inductor currents, power transfer, and RMS currents through invariant mathematical models. This invariant framework is extended with a physics-based loss model encompassing all relevant converter losses. Parameters extracted from measurements and datasheets allow direct loss minimization. Finally, a topological enhancement introduces inductors across bridge nodes that maintain global ZVS operation. A margin-based sizing method defines overall performance and stress bounds. Simulations confirm that this adaptive approach expands ZVS operation and controls current stress, offering a scalable path toward higher-efficiency, higher-reliability aerospace power conversion.