Thèse (PhD) Approche combinée expérimentale et jumeau numérique pour l’év... F/HAPEC

Contexte général

Au cours de la durée de vie d'un convertisseur, les coûts d'exploitation contribuent de manière significative à son coût total. Afin d'optimiser les dépenses de maintenance, la tendance actuelle évolue de la maintenance corrective vers la maintenance conditionnelle (déclenchée par la détection de la dégradation), et idéalement vers la maintenance prédictive (déclenchée par la prévision des défaillances).

Sujet de la thèse

L'équipe R&D du Supergrid Institute (Villeurbanne), en collaboration avec Alstom et avec un appui du Politecnico di Torino (Italie), propose un sujet de recherche qui s'inscrit dans le cadre du projet POWERDIAG, financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR).

Le développement de fonctions avancées de CHM pour les convertisseurs électroniques de puissance utilisés dans la traction ferroviaire repose sur des modèles de durée de vie robustes et validés pour chaque mécanisme de dégradation, des algorithmes fiables pour la prédiction de la Durée de Vie Résiduelle (RUL), ainsi que sur des Jumeaux Numériques entraînés. La validation de ces approches est un défi car elles doivent être mises en œuvre dès la phase de conception, alors que les bénéfices sont attendus à long terme (un convertisseur ferroviaire est généralement conçu pour durer 30 ans), sans possibilité de réaliser des tests sans facteurs d'accélération.
Par conséquent, des méthodologies et bancs de test dédiés doivent être développés afin de générer les jeux de données nécessaires aux activités de validation.

SuperGrid Institute a développé un banc de test multi-contraintes combinant des cycles de charge accélérés avec des commutations dures sous haute tension et fort courant, pour se rapprocher au maximum des conditions réelles d'application. Des phénomènes à différentes échelles de temps sont reproduits sur ce banc de test (de la commutation des semi-conducteurs (~10 µs) à la reproduction d'un profil d'utilisation ferroviaire à l'échelle de la minute). Ce banc est fortement instrumenté (Vce, Vce sat, I load, I switch, Vge, Tcase, Tjunction, …). Un nouveau banc de test avec des capacités en courant et tension plus élevées sera conçu durant le projet pour réaliser des essais de cyclage de puissance (PCT) et également des contraintes de court-circuit, à la fois pour les IGBT en silicium (Si) et les MOSFET en carbure de silicium (SiC).

Objectifs / Missions

Dans ce contexte, le/la doctorant(e) aura pour mission de diagnostiquer l'état de santé et pronostiquer la durée de vie restante des "MOSFET SiC et des IGBT Si" dans le contexte des convertisseurs de traction ferroviaire en combinant des données expérimentales avec un jumeau numérique. Une

Diplômé(e) en ingénierie Electrique, avec une spécialisation en Electronique de Puissance. Des connaissances en physique des semi-conducteurs sont appréciées.

• Ingénierie électrique et électronique de puissance, en particulier :

  • Traitement du signal, métrologie, capteurs et instrumentation

  • Physique des mécanismes de vieillissement

• Appétence pour le travail expérimental

  • Opération de bancs de tests

  • Développement de méthode de mesure (électronique numérique et analogique)

• Maitrise du français et de l'anglais (niveau B2 minimum)

• Notions en modélisation de systèmes, fiabilité des composants, traitement statistique des données expérimentales

Savoir-être

• Fortes capacités d'analyse et de synthèse ;

• Travail en équipe ;

• Autonomie ;

• Rigueur ;

• Capacités d'organisation ;

• Curiosité et créativité ;

Directeur de thèse : Francesco IANNUZZO
Etablissement d'inscription : Politecnico di Torino
Encadrement industriel : Supergrid Institute, en collaboration avec Alstom
Localisation du doctorant : principalement à Supergrid Institute, Villeurbanne (France), avec mobilité possible à Politecnico di Torino (Italie)
Durée et date de début : 3 ans, à partir de Novembre 2026
Rejoignez une équipe dynamique au sein d'un institut de recherche appliquée de pointe, en interaction étroite avec l'industrie ferroviaire !

Ce que nous pouvons vous offrir :

• Vous intégrez un institut pour la transition énergétique, un domaine d'activité porteur et stimulant,

• Restaurant d'entreprise (participation aux frais de repas),

• Charte de télétravail (1J/sem et 20 jours occasionnels),

• Activités entre collègues au sein de l'entreprise (foot, course à pied, …),

• CSE, Mutuelle, Prévoyance,

• Prime d'intéressement, Prime de participation

• Accord de mobilité durable

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  Créée en 2014, SuperGrid Institute est une société privée indépendante, acteur de la transition énergétique en France et dans toute l'Europe, regroupant plus de 150 collaborateurs et plus de 20 nationalités différentes. Spécialiste des systèmes électriques innovants à courant continu en haute et moyenne tension (HVDC et MVDC). SuperGrid Institute participe également au développement de nouvelles technologies pour l'intégration des énergies renouvelables dans les réseaux électriques du futur.

  SuperGrid Institute est classée sur le podium et le top 10 de l'INPI depuis 2018.

  Pour plus d'infos, visitez notre site : www.supergrid-institute.com