GENERAL ELECTRIC

MESURE IN SITU DES COURANTS DE FUITE DES CONVERTISSEURS DE FORTE PUISSANCE

LE GROUPE GENERAL ELECTRIC

GE est le groupe digital industriel mondial, qui transforme l’industrie grâce à des machines contrôlées par logiciel et des solutions connectées, adaptées et prédictives. GE s’organise autour d’un échange mondial de connaissance, le « GE Store » (offre de produits GE), au sein duquel chaque activité partage et a accès aux mêmes technologies, marchés, structures et intelligences. Chaque invention nourrit les innovations et les applications dans tous les secteurs industriels.

Le contexte du défi

Les convertisseurs de forte puissance (multi-MW) sont de plus en plus répandus dans des domaines aussi variés que pour les entrainements à vitesse variable et la qualité de l’énergie. Des exemples d’application sont la propulsion principale et auxiliaire de navires (1MW à 20MW), les pompes et compresseurs pour l’industrie du pétrole et du gaz (1MW à 80MW), les compensateurs d’énergie réactive pour la qualité des réseaux, la gestion des flux dans le stockage d’énergie, le renouvelable en éolien et solaire…Ces convertisseurs jouent donc un rôle important pour améliorer et fiabiliser les productions d’énergies renouvelables.

La fiabilité des convertisseurs reste un défi majeur, quel que soit l’application, mais plus encore plus critique dès que des pertes d’exploitation significatives sont mises en jeux. Il s’avère que la panne est un évènement incontournable. Autant le taux (la fréquence d’apparition) est prévisible statistiquement et pris en compte dans l’exploitation de l’équipement, autant l’incapacité de prévoir l’instant de panne (purement aléatoire) est un handicap majeur source d’aggravation des pertes d’exploitation.
L’objectif est donc la prédiction de panne, afin de pouvoir agir par arrêt programmé pour remise à niveau avant de subir un arrêt intempestif et ainsi accroître la durée de vie des équipements concernés.

Problème(s) à résoudre

Le convertisseur de forte puissance est basé sur une électronique de commutation : le composant clef est l’interrupteur électronique (basé sur du semi-conducteur) capable de commuter quelques kA sous quelques kV, et commandé par un faible signal électrique en « ON » (interrupteur ouvert, courant quasi nul, mais voit la pleine tension à ses bornes) ou en « OFF » (interrupteur fermé, plein courant, mais avec une tension quasi nulle à ses bornes).

Il s’avère que, interrupteur ouvert, subsiste un très faible courant, appelé courant de fuite (de l’ordre de 1ppm du courant commuté). Ce niveau de courant de fuite est une image de la bonne santé du composant, et sa connaissance en temps réel permettrait de détecter un vieillissement prématuré et d’utiliser ainsi cette information pour faire de la maintenance préventive, et éradiquer par là-même les arrêts intempestifs non programmés.

Le problème consiste à proposer une solution de mesure in-situ de ce courant de fuite, avec la précision suffisante pour être exploitable ou imaginer une autre solution en rupture qui pourrait alors être développée par la suite avec les partenaires du défi en mode collaboratif.

Données d’entrées et matériel

Les données d’entrées seront :
• Une présentation plus détaillée du fonctionnement et environnement de l’interrupteur électronique de puissance,
• Une visite en usine pour voir physiquement le matériel dans son environnement avant le démarrage effectif du défi,
• Une définition des grandeurs physiques en jeux, et de celle à mesurer avec précision associée.

Partenariats recherchés

• Electrotechnique, Electronique, Science de l’instrumentation de grandeurs physiques électriques,
• Capteurs non intrusifs
• Informatique (traitement des données)
• Intelligence Artificielle, intelligence énergétique, data science
• Internet des objets, architecture applicative, UX

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2018-02-23T12:46:55+00:00