Among the multilevel (ML)-voltage source converters (VSCs) for medium voltage (MV) and high power (HP) applications, the most used power topology is the three level (3L)-neutral point clamped (NPC)-VSC, due to its features such as common direct current (DC)-bus capability with medium point, absence of switches in series-connection, low part count, and straightforward control. The use of MV-insulated gate bipolar transistor (IGBT) modules as power switches offers further advantages like inexpensive gate drivers and survival capability after short-circuit. However, the IGBT modules have a reduced life cycle due to thermal stress generated by load cycles. Despite the advantages of the 3L-NPC-VSC, its main drawback is the uneven power loss distribution among its power devices. To address this issue and to improve other characteristics, more advanced ML converters have been developed. The 3L-active neutral point clamped (ANPC)-VSC allows an improved power loss distribution thanks to its additional IGBTs, which increase the number of feasible zero-states, but needs a loss balancing scheme to choose the proper redundant zero-state and a more complex commutation sequence between states. The 3L-neutral point piloted (NPP)-VSC improves the power loss distribution thanks to the use of series-connected switches between the output terminal and the positive and negative DC-link terminals. Other advanced power topologies with higher amount of levels include the 5L-ANPC-VSC, which has a flying capacitor per phase to generate the additional levels; and the 5L-stacked multicell converter (SMC), which needs two flying capacitors per phase. The goal of this work is to is to evaluate the performance of the aforementioned NPC-type ML converters with common DC-link, included the ones with flying capacitors, in terms of the power loss distribution and the junction temperature of the most stressed devices, which define, along with the nominal output voltage, the maximum power the converter can deliver. A second objective of this work is to describe the commutations of a MV 3L-ANPC-VSC phase leg prototype with IGBT modules, including all the intermediate switching states to generate the desired commutations.:Figures and Tables V Glossary XIII 1. Introduction 1 2. State of the art of medium voltage source converters and power semiconductors 5 2.1. Overview of medium voltage source converters 5 2.1.1. Multilevel Voltage Source Converter topologies 6 2.1.2. Application oriented basic characteristic of IGCTs and IGBTs 10 2.1.3. Market overview of ML-VSCs 11 2.2. IGBT modules for MV applications 12 2.2.1. Structure and Function 12 2.2.2. Electrical characteristics of the IGBT modules 15 2.2.3. Power losses and junction temperatures estimation 17 2.2.4. Packaging 19 2.2.5. Reliability and Life cycle of IGBT modules 21 2.2.6. Market Overview 23 2.3. Summary of Chapter 2 23 3. Structure, function and characteristics of NPC-based VSCs 25 3.1. The 3L-NPC-VSC 25 3.1.1. Power Topology 25 3.1.2. Switching states, current paths and blocking voltage distribution 26 3.1.3. Modulation of three-level inverters 28 3.1.4. Power loss distribution 32 3.1.5. “Short” and “long” commutation paths 33 3.2. The 3L-NPP-VSC 34 3.2.1. Power Topology 34 3.2.2. Switching states, current paths and blocking voltage distribution 35 3.2.3. Power Loss distribution 36 3.3. The 3L-ANPC-VSC 37 3.3.1. Power Topology 37 3.3.2. Switching states, current paths and blocking voltage distribution 38 3.3.3. Commutations and power loss distribution 39 3.3.4. Loss balancing schemes 57 3.4. The 5L-ANPC-VSC 60 3.4.1. Power Topology 60 3.4.2. Switching states, current paths and blocking voltage distribution 61 3.4.3. Commutation sequences 62 3.4.4. Power Loss distribution 70 3.4.5. Modulation and balancing strategies of capacitor voltages 70 3.5. The 5L-SMC 74 3.5.1. Power Topology 74 3.5.2. Switching states, current paths and blocking voltage distribution 75 3.5.3. Commutations and power loss distribution 78 3.5.4. Modulation and balancing strategies of capacitor voltages 80 3.6. Summary of Chapter 3 81 4. Comparative evaluation and performance of NPC-based converters 83 4.1. Motivation and goal of the comparisons 83 4.2. Basis of the comparison 83 4.2.1. Simulation scheme 85 4.2.2. Losses and thermal models for (4.5 kV, 1.2 kA) IGBT modules 86 4.2.3. Operating points, modulation, controllers and general parameters 88 4.2.4. Life cycle estimation 94 4.3. Simulation results of the 3.3 kV 3L-VSCs 97 4.3.1. Loss distribution and temperature at equal phase current 97 4.3.2. Maximum phase current 109 4.3.3. Life cycle 111 4.4. Simulation results of the 6.6 kV 5L and 3L-VSCs 115 4.4.1. Loss distribution and temperature at equal phase current 115 4.4.2. Maximum phase current 120 4.4.3. Life cycle 128 4.5. Summary of Chapter 4 132 5. Experimental investigation of the 3L-ANPC-VSC with IGBT modules 135 5.1. Goal of the work 135 5.2. Description of the 3L-ANPC-VSC test bench 136 5.2.1. Medium voltage stage 136 5.2.2. Gate drivers and digital signal handling 138 5.2.3. Measurement equipment 139 5.3. Double-pulse test and commutation sequences 140 5.3.1. Description of the double-pulse test for the 3L-ANPC-VSC 140 5.3.2. Commutation sequences for the double-pulse test 142 5.4. Commutation measurements 142 5.4.1. Switching and transition times 144 5.4.2. Type I commutations 145 5.4.3. Type I-U commutations 150 5.4.4. Type II commutations 150 5.4.5. Type III commutations 157 5.4.6. Comparison of the commutation times 157 5.4.7. Stray inductances of the “short” and “long” commutations 163 5.5. Summary of Chapter 5 167 6. Conclusions 169 Appendices 173 A. Thermal model of IGBT modules 175 A.1. General “Y” model 175 A.2. “Foster” thermal circuit 177 A.3. “Cauer” thermal circuit 178 A.4. From “Foster” to “Cauer” 179 A.5. Temperature comparison using “Foster” and “Cauer” networks 181 B. The “Rainflow” cycle counting algorithm 183 C. Description of the wind generator example 187 C.1. Simulation models 188 C.1.1. Wind turbine 188 C.1.2. Synchronous generator, grid and choke filter 189 C.1.3. Converters 189 C.2. Controllers 190 C.2.1. MPPT scheme 190 C.2.2. Pitch angle controller 191 C.2.3. Generator side VSC 192 C.2.4. Grid side VSC 193 D. 3D-surfaces of the maximum load currents in NPC-based converters 195 Bibliography 201 Bibliography 201 / Unter den Multilevel-Spannungsumrichtern für Mittelspannungs- und Hochleistungsanwendungen ist die am häufigsten verwendete Leistungstopologie der NPC-VSC, wegen seinen Merkmalen wie die Gleichstrom-Bus fähigkeit mit mittlerem Punkt, das Fehlen von Schaltern in Reihenschaltung, eine geringe Anzahl von Bauteilen und eine einfache Steuerung. Die Verwendung von Bipolartransistor Modulen mit isolierter Gate-Elektrode als Leistungsschalter bietet weitere Vorteile wie kostengünstige Gatetreiber und Überlebensfähigkeit nach einem Kurzschluss. Die IGBT-Module haben jedoch aufgrund der durch Lastzyklen erzeugten thermischen Belastung eine verkürzte Lebensdauer. Trotz der Vorteile des 3L-NPC-VSC ist der Hauptnachteil die ungleichmäßige Verteilung der Leistungsverluste zwischen den Leistungsgeräten. Um dieses Problem zu beheben und andere Eigenschaften zu verbessern, wurden fortgeschrittenere ML-Konverter entwickelt. Das 3L-ANPC-VSC ermöglicht dank seiner zusätzlichen IGBTs eine verbesserte Verlustleistungsverteilung, wodurch die Anzahl der möglichen Null-Zustände erhöht wird, es ist jedoch ein Verlustausgleichsschema erforderlich, um den richtigen redundanten Null-Zustand, und benötigt auszuwählende komplexere Kommutierungssequenz zwischen Zuständen. Das 3L-NPP-VSC verbessert die Verlustleistungsverteilung durch die Verwendung von in Reihe geschalteten Schaltern zwischen der Ausgangsklemme und den positiven und negativen Zwischenkreisklemmen. Andere fortgeschrittene Leistungstopologien mit einer höheren Anzahl von Stufen umfassen den 5L-ANPC-VSC, der pro Phase einen fliegenden Kondensator zur Erzeugung der zusätzlichen Stufen aufweist; und den 5L-SMC, der pro Phase zwei fliegende Kondensatoren benötigt. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Leistung der oben genannten NPC-VSC, einschließlich der mit fliegenden Kondensatoren, hinsichtlich der Verlustleistungsverteilung und der Sperrschichttemperatur der am stärksten beanspruchten Geräte zu bewerten. Diese definieren zusammen mit der Nennausgangsspannung die maximale Leistung, die der Umrichter liefern kann. Ein zweites Ziel dieser Arbeit ist die Beschreibung der Kommutierungen eines MV 3L-ANPC-VSC- Prototyps mit IGBT-Modulen einschließlich aller Zwischenschaltzustände, um die gewünschten Kommutierungen zu erzeugen.:Figures and Tables V Glossary XIII 1. Introduction 1 2. State of the art of medium voltage source converters and power semiconductors 5 2.1. Overview of medium voltage source converters 5 2.1.1. Multilevel Voltage Source Converter topologies 6 2.1.2. Application oriented basic characteristic of IGCTs and IGBTs 10 2.1.3. Market overview of ML-VSCs 11 2.2. IGBT modules for MV applications 12 2.2.1. Structure and Function 12 2.2.2. Electrical characteristics of the IGBT modules 15 2.2.3. Power losses and junction temperatures estimation 17 2.2.4. Packaging 19 2.2.5. Reliability and Life cycle of IGBT modules 21 2.2.6. Market Overview 23 2.3. Summary of Chapter 2 23 3. Structure, function and characteristics of NPC-based VSCs 25 3.1. The 3L-NPC-VSC 25 3.1.1. Power Topology 25 3.1.2. Switching states, current paths and blocking voltage distribution 26 3.1.3. Modulation of three-level inverters 28 3.1.4. Power loss distribution 32 3.1.5. “Short” and “long” commutation paths 33 3.2. The 3L-NPP-VSC 34 3.2.1. Power Topology 34 3.2.2. Switching states, current paths and blocking voltage distribution 35 3.2.3. Power Loss distribution 36 3.3. The 3L-ANPC-VSC 37 3.3.1. Power Topology 37 3.3.2. Switching states, current paths and blocking voltage distribution 38 3.3.3. Commutations and power loss distribution 39 3.3.4. Loss balancing schemes 57 3.4. The 5L-ANPC-VSC 60 3.4.1. Power Topology 60 3.4.2. Switching states, current paths and blocking voltage distribution 61 3.4.3. Commutation sequences 62 3.4.4. Power Loss distribution 70 3.4.5. Modulation and balancing strategies of capacitor voltages 70 3.5. The 5L-SMC 74 3.5.1. Power Topology 74 3.5.2. Switching states, current paths and blocking voltage distribution 75 3.5.3. Commutations and power loss distribution 78 3.5.4. Modulation and balancing strategies of capacitor voltages 80 3.6. Summary of Chapter 3 81 4. Comparative evaluation and performance of NPC-based converters 83 4.1. Motivation and goal of the comparisons 83 4.2. Basis of the comparison 83 4.2.1. Simulation scheme 85 4.2.2. Losses and thermal models for (4.5 kV, 1.2 kA) IGBT modules 86 4.2.3. Operating points, modulation, controllers and general parameters 88 4.2.4. Life cycle estimation 94 4.3. Simulation results of the 3.3 kV 3L-VSCs 97 4.3.1. Loss distribution and temperature at equal phase current 97 4.3.2. Maximum phase current 109 4.3.3. Life cycle 111 4.4. Simulation results of the 6.6 kV 5L and 3L-VSCs 115 4.4.1. Loss distribution and temperature at equal phase current 115 4.4.2. Maximum phase current 120 4.4.3. Life cycle 128 4.5. Summary of Chapter 4 132 5. Experimental investigation of the 3L-ANPC-VSC with IGBT modules 135 5.1. Goal of the work 135 5.2. Description of the 3L-ANPC-VSC test bench 136 5.2.1. Medium voltage stage 136 5.2.2. Gate drivers and digital signal handling 138 5.2.3. Measurement equipment 139 5.3. Double-pulse test and commutation sequences 140 5.3.1. Description of the double-pulse test for the 3L-ANPC-VSC 140 5.3.2. Commutation sequences for the double-pulse test 142 5.4. Commutation measurements 142 5.4.1. Switching and transition times 144 5.4.2. Type I commutations 145 5.4.3. Type I-U commutations 150 5.4.4. Type II commutations 150 5.4.5. Type III commutations 157 5.4.6. Comparison of the commutation times 157 5.4.7. Stray inductances of the “short” and “long” commutations 163 5.5. Summary of Chapter 5 167 6. Conclusions 169 Appendices 173 A. Thermal model of IGBT modules 175 A.1. General “Y” model 175 A.2. “Foster” thermal circuit 177 A.3. “Cauer” thermal circuit 178 A.4. From “Foster” to “Cauer” 179 A.5. Temperature comparison using “Foster” and “Cauer” networks 181 B. The “Rainflow” cycle counting algorithm 183 C. Description of the wind generator example 187 C.1. Simulation models 188 C.1.1. Wind turbine 188 C.1.2. Synchronous generator, grid and choke filter 189 C.1.3. Converters 189 C.2. Controllers 190 C.2.1. MPPT scheme 190 C.2.2. Pitch angle controller 191 C.2.3. Generator side VSC 192 C.2.4. Grid side VSC 193 D. 3D-surfaces of the maximum load currents in NPC-based converters 195 Bibliography 201 Bibliography 201

This report covers the construction of a prototype inverter system designed to power the rail of a maglev train, from component selection through simulations and power demands to mounting and wiring the components into a cabinet. The inverter is made with insulated gate bipolar transistors controlled with pulse-width modulated signals provided by a custom microcontroller. The output of the inverter is a controllable three-phase square wave. The prototype was tested with a microcontroller designed for a different gate driver, making it necessary to design and create an adapter to be able to test it. The results showed that an inverter of two-level topology, together with capacitors, is a viable option for a 10 kHz switching frequency. / Denna rapporten täcker konstruktionen av en prototyp till en inverter topologi designad för att driva rälsen till ett maglevtåg. Från komponentval genom simulering och kapacitetskrav, till montering och sladdragning av komponenterna in i ett skåp. Invertern är gjort med bipolär-transistorer med isolerat syre (IGBTer) som styrs med en pulsbreddsmodulerad signal försedd av en egendesignad mikrokontroller. Utsignalen från invertern är en styrbar trefas fyrkantsvåg. Prototypen skulle testas med en mikrokontroller designad för en annan gate driver, därför var det nödvändigt att designa och producera ett adapterkort för att kunna köra testerna. Resultated visade att en två-level inverter, tillsammans med kondensatorer, är en genomförbar lösning för 10 kHz switchingfrekvens.

In recent years, extensive research efforts have been dedicated to the field of prognostics and age-related degradation, with major focus on higher complexity devices. However, relatively little attention has been given to power devices, such as Insulated Bipolar Gate Transistors (IGBTs), despite their critical role in high power electronic applications. These device find their application in various domains, including power grids, where their capability of operating over a broad spectrum of current and voltage levels is a necessity. Because of their central role, their condition can heavily effect the entire system, and the lack of comprehensive understanding and accurate aging prediction for IGBTs poses a significant challenge in ensuring their optimal performance, the deployment of intelligent equipment maintenance and in minimizing the risk of failure. To overcome this research and knowledge gap, the present study focuses on the development and implementation of a Convolutional-Long Short-Term Memory Neural Network, for predicting the value of the component temperature, as the main precursor for its premature aging. Moreover, an incremental learning approach is employed to address the challenges of online learning in real-world scenarios. To evaluate the proposed methodology, a comparative analysis is conducted against a base Long Short-Term Memory (LSTM) model, using an IGBT data set from the NASA Ames Laboratory. The empirical experiments yield promising results, demonstrating that the proposed model outperforms the base LSTM model in terms of accuracy and predictive capabilities. Moreover, the incremental approach appears to be suitable to extend the Convolutional-LSTM model to online learning settings. The findings of this research provide valuable insight into prognostics of power devices and contribute to broaden the field of predictive maintenance, especially in the context of power devices. / Under de senaste åren har omfattande forskningsinsatser ägnats åt prognostik och åldersrelaterad degradering, med fokus på mer komplexa enheter. Kraftelektronik, t.ex. IGBT-transistorer (Insulated Bipolar Gate Transistors), har dock ägnats relativt lite uppmärksamhet, trots deras kritiska roll i elektroniska applikationer med hög effekt. Dessa enheter används inom olika områden, bland annat kraftnät, där deras förmåga att arbeta över ett brett spektrum av ström- och spänningsnivåer är en nödvändighet. På grund av deras centrala roll kan deras tillstånd kraftigt påverka hela systemet, och bristen på omfattande förståelse och exakta åldringsprognoser för IGBT utgör en betydande utmaning för att säkerställa optimal prestanda, implementering av intelligent underhåll av utrustning och för att minimera risken för fel. För att överbrygga denna forsknings- och kunskapslucka fokuserar den här studien på utveckling och implementering av ett neuralt nätverk med faltning och långt korttidsminne för att förutsäga värdet på komponenttemperaturen, som den viktigaste föregångaren till dess för tidiga åldrande. Dessutom används en inkrementell inlärningsmetod för att hantera utmaningarna med online-inlärning i verkliga scenarier. För att utvärdera den föreslagna metoden genomförs en jämförande analys mot en basmodell för Long Short-Term Memory (LSTM), med hjälp av en IGBT-datauppsättning från NASA Ames Laboratory. De empiriska experimenten ger lovande resultat och visar att den föreslagna modellen överträffar den grundläggande LSTM-modellen när det gäller noggrannhet och prediktiva förmågor. Dessutom verkar det inkrementella tillvägagångssättet vara lämpligt för att utvidga Convolutional-LSTM-modellen till onlineinlärningsinställningar. Resultaten av denna forskning ger värdefull insikt i prognostik av kraftaggregat och bidrar till att bredda området för prediktivt underhåll, särskilt i samband med kraftaggregat.

AlGaN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs) have been widely used for high power and high frequency RF communications due to their fast switching and large current handling capabilities. The reliability of such devices is strongly affected by the junction temperature where the highest magnitude occurs in a local region on the drain side edge of the gate called the hotspot. Thus, thermal management of these devices remains a major concern in the design and reliability of systems employing AlGaN/GaN HEMTs. Due to the large power densities induced in these devices locally near the drain side edge of the gate, it is clear that moving thermal management solutions closer to the heat generation region is critical in order to reduce the overall junction temperature of the device. In this work, we explore the use of embedded microchannel cooling in the substrate of AlGaN/GaN HEMTs made on Si and SiC substrates and compare them to passive cooling techniques using Si, SiC, and diamond substrates. In addition, the impact of cooling fluids and harsh environmental conditions were considered. The study was performed using a combination of CFD and finite volume analysis on packaged AlGaN/GaN HEMTs. Active cooling using embedded microchannels were shown to have a significant impact on the heat dissipation over the passive cooling methods, approaching or exceeding that of diamond cooled devices. For vertical power devices (IGBT), embedded microchannels in the power electronics substrates were explored. In both the power devices and lateral AlGaN/GaN HEMTs, the use of embedded microchannels with nonlinear channel geometries was shown to be the most effective in terms of reducing the device junction temperature while minimizing the pumping power required.

Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs) are popular power electronic switching devices with several advantages. However, they have been known to fail in the field when subjected to significant variations in power dissipation – known as power cycling. In the work presented here, a novel alternating-current (AC) power cycling test method for IGBTs together with their free-wheeling diodes is proposed and verified. A review of previous work revealed that the parameter that most affects IGBT lifetime under power cycling conditions is the variation in its junction-case temperature difference. Through simulation, the behaviour of a conventional single phase inverter (H-bridge) using simple pulse width modulation (PWM) control was quantified, and the effect of switching frequency and load power factor was studied. Results of the simulations and literature review were used to develop design criteria for a new AC test circuit. The new AC test circuit (a modified version of the conventional H-bridge) was then designed and its performance compared to the criteria and to the simulation results of the conventional circuit. The circuit was then built and its performance was validated. The circuit complied with the performance criteria, in particular the desired variation in 7jc, to an adequate degree of accuracy. The proposed test circuit is novel for several reasons. The stresses on devices used in a conventional H-bridge using a high power factor inductive load are reproduced using a low power factor inductive load, considerably reducing the energy cost of running such a test. IGBT switching losses are not actively reduced, as is normal practice, but instead are actively increased to generate the required losses. Free-wheeling diodes are also tested, but do not have significant switching losses, as the nature of the test circuit dictates that these be transferred to the IGBTs. The main drawback of the proposed test circuit is that a larger number of devices are needed; however, this tradeoff is necessary to obtain the energy cost savings provided by this circuit.

Le développement des convertisseurs haute tension pour les applications de traction ou de distribution électrique nécessite de travailler à la fois sur la réalisation de transistors IGBT à plus forts calibres en tension et sur leur association en série. L'objectif est d'obtenir des systèmes fiables et compacts, aspects critiques dans les applications embarquées par exemple. L'étude s'intéresse à la mise en série. Son originalité repose sur une évaluation d'une large palette de solutions avec un objectif d'intégration hybride élevée. Cette intégration génère d'importantes contraintes, que ce soit électrique ou thermique, entre autres, au sein des boîtiers. Les valeurs de ces contraintes et leur degré de couplage ont été étudiés. Le travail a été mené à l'aide de simulations éléments finis couplées à des mesures ceci afin de servir de base à une aide à la conception intelligente de boîtiers dans le futur.

L'augmentation des puissances commutées en électronique de puissance passe par l'association de composants élémentaires en série et en parallèle. Cette association se retrouve à différentes échelles: au sein des modules du commerce ou au niveau de l'association de modules dans un convertisseur statique.<br />Les travaux dans ce domaine ne sont pas nouveaux, puisque de nombreux problèmes nuisant à l'association série ou parallèle ont été rencontrés dans le passé. Le but de cette thèse n'est pas de redécouvrir ces problèmes, ni leurs solutions, mais plutôt, par une étude systématique de la commutation, de mieux comprendre les phénomènes intervenant dans une association de composants à grille isolée. L'originalité de cette étude est qu'elle s'intéresse aux semiconducteurs dans leur environnement. Des règles ont ainsi pu être dégagées permettant une meilleure répartition des contraintes électriques entre les composants. Pour la mise en parallèle, le rôle du câblage a été mis en évidence, et pour la mise en série, un circuit d'équilibrage actif a été proposé, se basant sur les acteurs principaux de la commutation.

La base d'un convertisseur statique est la fonction' interrupteur. Pour remplir cette fonction, les transistors bipolaires à grille isolée (IGBT) se sont imposés dans le domaine des moyennes puissances. A l'heure actuelle, leur évolution est tournée vers les applications de forte *puissance, comme la traction ferroviaire. En raison des fortes densités de puissance générées dans ces composants, les performances électriques et thermiques d'un module sont fortement liées à son architecture et à son système de refroidissement. Cette étude s'inscrit dans une démarche d'intégration en électronique de puissance, avec pour objectif l'augmentation de la compacité et de la fiabilité des modules. Après une présentation de la structure classique et des notions de thermique généralement utilisées en électronique de puissance, nous proposons différentes solutions pour diminuer la résistance thermique des modules. La première consiste à intégrer un refroidisseur performant, basé sur la convection forcée monophasique dans des microcanaux. Nous présentons une démarche permettant d'estimer la résistance thermique des modules multipuces avec ce type de refroidissement. Dans une seconde phase, nous proposons un nouveau type d'interconnexion des composants de puissance, permettant de les refroidir sur leurs deux faces. Enfin, une réflexion sur les substrats utilisés dans les modules est initiée. Dans tous les cas, la réalisation et les tests de prototypes permettent de valider la modélisation des modules et de montrer la faisabilité des approches proposées.

Ce mémoire présente le travail de thèse réalisé auprès des laboratoires LAPLACE et SATIE ainsi que les services EDYNE3 et EDYYLIC d'AIRBUS OPERATIONS. Le sujet porte sur les problèmes CEM apparaissant dans les convertisseurs de puissance embarqués à bord des futurs avions plus électriques. Le manuscrit est composé de cinq parties. La première partie, d'introduction, traite de la problématique CEM avion, la deuxième de la modélisation des éléments de la chaine de conversion DC/AC étudiée. Le troisième est composé d'une étude comparative par simulation des différentes solutions. La quatrième partie traite de la réalisation de la solution choisie et enfin le cinquième et dernier chapitre de l'étude expérimentale de celle-ci.

L'augmentation des puissances commutées en électronique de puissance passe par l'association de composants élémentaires en série et en parallèle. Cette association se retrouve à différentes échelles: au sein des modules du commerce ou au niveau de l'association de modules dans un convertisseur statique. Les travaux dans ce domaine ne sont pas nouveaux, puisque de nombreux problèmes nuisant à l'association série ou parallèle ont été rencontrés dans le passé. Le but de cette thèse n'est pas de redécouvrir ces problèmes, ni leurs solutions, mais plutôt, par une étude systématique de la' commutation, de mieux comprendre les phénomènes intervenant dans une association de composants à grille isolée. L'originalité de cette étude est qu'elle s'intéresse aux semiconducteurs dans leur environnement. Des règles ont ainsi pu être dégagées permettant une meilleure répartition des contraintes électriques entre les composants. Pour la mise en parallèle, le rôle du câblage a été mis en évidence, et pour la mise en série, un circuit d'équilibrage actif a été proposé, se basant sur les acteurs principaux de la commutation