Contribution à l'étude de la gradation de potentiel dans les modules de puissance haute tension

L'augmentation des densités de puissance dans le domaine de la traction ferroviaire conduit aujourd'hui au développement de convertisseurs intégrés. Cette intégration n'est toutefois possible que si l'on sait dimensionner au plus juste l'ensemble des éléments qui constitue ces convertisseurs. Du point de vue de l'isolation électrique, il est donc nécessaire d'avoir une caractérisation la plus large possible de l'ensemble des matériaux isolants utilisés dans le packaging des composants de puissance ainsi qu'une bonne compréhension de leurs mécanismes de défaillances. Ces points s'avèrent d'autant plus critiques que la réduction des dimensions d'une part et l'augmentation des calibres en tension des composants d'autre part se traduisent par des contraintes de plus en plus sévères. Répartir la contrainte électrique de façon homogène est donc d'un intérêt majeur lorsqu'il s'agit de maintenir l'intégrité de ces systèmes. Le travail présenté ici consiste en une étude approfondie des problématiques liées à la gradation et en la présentation de deux solutions de gradation du potentiel, l'une utilisant des matériaux hybrides et l'autre des lignes conductrices à potentiel flottant. Différents outils théoriques et pratiques ont été développés et utilisés. Un code de calcul par éléments finis (CEF) est utilisé afin de prédire la répartition de la contrainte (potentiel et champ électrique) dans une structure de test prédéfinie. L'influence de la réfraction des équipotentielles aux interfaces de différents diélectriques est ensuite étudiée. L'utilisation d'un matériau présentant une variation non - linéaire de sa caractéristique courant tension sur la répartition homogène du champ électrique est discutée et nous montrons qu'un tel comportement n'est pas une condition nécessaire pour obtenir une réduction satisfaisante du champ électrique. Différentes méthodes permettant de caractériser ce type de matériau à travers des mesures directes de la contrainte électrique par sonde à champ nulle et indirecte par des mesures de décharges partielles sont ainsi proposées. Enfin, la gradation du potentiel en utilisant des lignes métalliques inspirées des techniques de répartition par anneaux de garde ou plaque de champ est envisagée. Une optimisation de la structure d'étude par calcul CEF est d'abord réalisée, puis la caractérisation diélectrique à travers des mesures de décharges partielles et de rupture diélectrique confirme le bien fondé de cette approche.In railway applications, the increase of the power density leads to the development of more and more integrated inverters. This integration is only possible if each component has its own well-established design rule. Regarding the insulating materials, a wide characterisation of the different materials ensuring the packaging functions is all the more necessary that it may lead to a better understanding of their failure mechanisms. This last point will become crucial if the actual trend (decrease of the module size and increase of the component voltage level) is extended. Electrical stress grading inside the module appears therefore as a key issue to ensure the integrity of the systems. This work is a contribution to stress grading effect and different solutions are examined in details. Among others, we focus particularly on hybrid materials and floating potential conductive lines. Various tools are used and developed both from a theoretical and from a practical point of view to achieve this characterization. Finite Element Method (FEM) is used to predict the stress distribution in the structure under study. Materials presenting non-linear I(V) characteristics are characterised and their results are discussed in details. Alternative methods are also proposed to characterise them directly through the measurement of the potential distribution (thanks to a Kelvin probe) and indirectly via Partial Discharge measurements. Then, a stress grading method using floating potential conductive lines inspired by guard rings and field limiting plates is proposed. An optimisation of the structure thanks to FEM method and through a dielectric characterisation using partial discharge and dielectric strength measurements is achieved

Laser transmission welding as an assembling process for high temperature electronic packaging.

Higher efficiency, power density, reliability and longer lifetime of power electronic devices would stem from progresses in material science. In this work, we propose to use a high performance thermoplastic polymer PAEK as packaging box to extend the operating temperature above 200°C. More, the laser transmission welding process has been applied to PAEK to join the two-part module. In order to validate this assembling process, the temperature distribution inside the specimens was measured during laser transmission welding. The assembly consists of a quasi-amorphous sample as the upper part and a semi-crystalline sample as the lower part. The temperature fields were measured by infrared thermography with the camera sensor perpendicular to the welded interface. With an energy beam of 28 J.mm-2 and irradiation time of 15 s, we have noticed that the maximum temperature inside the sample is kept far from the PAEK degradation one. Moreover, the temperature at the interface reaches the melting temperature thus assuring enough mobility for polymeric chains to get adhesion at the interface. The location and size of the heat-affected zone has been determined. Finally, some frames were machined and successfully welded

Archeohandi: protocol for a national disabilities database in archaeology in France

The archaeology of disability is a relatively recent and little-known approach in France. While the study of palaeopathology now goes hand in hand with funerary archaeology and osteoarchaeology, the French study of disabilities and disabling pathologies remains marginal and unevenly treated, depending on location, chronology and researcher’s interest. This paper focuses on highlighting the compatibility between this new research area, the obligations of osteoarchaeology, and the benefits of developing a national, diachronic, and interdisciplinary study. A database is designed within an interpretive, consensual framework, that can be adapted to overcome limitations and promote open-minded research on the care of the disabled in their own communities. A preliminary category selection of disabling pathologies has been made. These are trepanation, completely edentulous and/or compensating denture, neuronal impairment, severe scoliosis, Paget's disease, Diffuse Idiopathic Skeletal Hyperostosis (DISH), rickets, dwarfism, infectious diseases, unreduced fracture, amputation, severe degenerative disease and others. This list has been critically reviewed by experts in the field; it will evolve in a somewhat Darwinian fashion. Our database is hosted on the Huma-Num platform, with a management interface and quick access based on multiple tabs. The data includes information about archaeological operations, subjects, and pathologies; it is complemented by pictorial data stored on the Nakala platform. The development involved creating a prototype using HTML, CSS, JavaScript, SQL, and PHP, with features to display, add, modify, and delete operations and subjects. Enhancements have been made, including search optimization, charts, and the ability to export data in CSV format. The database, whose administrative interface can be accessed at archeohandi.huma-num.fr, contains so far 211 existing operations with a total of 1232 registered subjects spread throughout metropolitan France. These initial data reveal numerous research perspectives in osteoarchaeology that can be combined with other research topics, such as virtual reality

Contribution à l'étude de la gradation de potentiel dans les modules de puissance haute tension

TOULOUSE3-BU Sciences (315552104) / SudocSudocFranceF

FilSiC – De l'épitaxie au module de puissance

National audienceLes domaines de la mobilité et de la distribution d'énergie électrique nécessitent des convertisseurs statiques de plus en plus fortes puissances avec de meilleurs rendements et la capacité de fonctionner à plus hautes températures. Le programme FilSiC, porté par plusieurs PME et laboratoires complémentaires, a pour ambition de développer une filière de composants de puissance Haute Tension en SiC dont le premier résultat est une diode 3300V présentée ici