Battery health data from real-world applications are vital for optimizing and predicting battery lifetime. This study presents the design and verification of an active battery-diagnostic system and method to collect such data. The system measures battery pack capacity and resistance by applying a diagnostic protocol via a bi-directional charger. This was demonstrated on a stationary-energy-storage application, under real-world conditions, to verify the system’s design requirements. Measurements at the start and the end of the demonstration period of a month resulted in an observed degradation of 1.79 ± 0.34% battery capacity and an increase of 1.42 ± 0.75% in battery resistance. The successful measurements of capacity and resistance prove the compatibility of the system with real-world battery systems and confirm the design requirements were met. The system was able to perform autonomous and in situ measurements while only requiring the addition of software to the battery management system and by using the bi-directional charger of the energy storage system. By repeatedly applying the same diagnostic protocol over time, this system enables consistent tracking of battery health.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à la mise en place d'un réseau de distribution basse tension à courant continu à partir de départ existant dans un poste de transformation HTA/BT. Dans un premier temps, nous détaillons la structure envisagée pour le réseau de distribution et les conséquences que cela engendre sur le dimensionnement du convertisseur. Ces hypothèses sont prises en se référant aux démonstrateurs existants et aux exigences du gestionnaire de réseau de distribution. Il ressort de cette analyse la criticité de la contrainte de sélectivité du réseau. Pour gérer cette contrainte, nous proposons d'utiliser des composants en parallèle des bras du convertisseur pour limiter le courant de défaut et dévier une partie de ce courant vers des composants possédant une meilleure tenue thermique que les composants de base. La méthode de dimensionnement adoptée laisse envisager une économie de 40 % par rapport à une solution par surdimensionnement simple du convertisseur. Un prototype de convertisseur a été construit et nous a permis de vérifier la déviation du courant en cas de court-circuit entre pôles, ainsi que le comportement du convertisseur en cas de défaut. Dans l'optique de diminuer la contrainte de dimensionnement, nous nous sommes intéressés à la possibilité d'une protection par fusible sur le réseau continu. Un modèle de court-circuit nous permet d'estimer le temps de pré-arc d'un fusible, tandis qu'un autre modèle, issu de résultats d'essais, nous permet d'évaluer la phase d'arc d'un fusible et son temps de coupure. En couplant ces deux modèles, nous sommes ainsi capable de fournir une approximation de la contrainte thermique à respecter pour un convertisseur.

This paper introduces a PWM with phase-shifted non-triangular discontinuous carriers, suitable for low-voltage modular multilevel converters. It aims to reduce the harmonic distortion of the AC current and increase its RMS value. A harmonic analysis of the proposed modulation is carried out and compared with conventional PWM techniques. Its effectiveness is then experimentally validated using a 1.5 kW single-phase prototype, tested for both low and high arm inductance values. Across the evaluated modulation index range, the proposed PWM achieves up to a 67% reduction in AC current total harmonic distortion (THD), and a 62% increase in AC power, both relative to conventional PWM techniques.