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Morey Philippe

Morey Philippe

Chef de projet Ra&D HES

Compétences principales

Electronique de puissance

Energies renouvelables

Piles à combustibles

Stockages électriques

Aviation

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Contrat principal

Chef de projet Ra&D HES

Téléphone: +41 24 557 73 74

Bureau: B01b

Haute école d'Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud
Route de Cheseaux 1, 1400 Yverdon-les-Bains, CH
HEIG-VD
Institut
IE - Institut des énergies
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En cours

Formidable – Micro-réseau communautaire avec onduleurs générateur de réseau équipés d’un amortissement amélioré et d’une inertie virtuelle : leur rôle dans la fiabilité et la résilience du réseau

Rôle: Co-requérant(s)

Financement: OFEN

Description du projet :

Le projet vise à explorer le rôle des micro-réseaux communautaires dans l’amélioration de la fiabilité et de la résilience du réseau. Ceux-ci coordonnent plusieurs onduleurs générateurs de réseau (GFMIs), équipés d’un amortissement amélioré ainsi que d’une inertie virtuelle, au sein d’un réseau de distribution local et peuvent fonctionner en mode connecté au réseau et en mode autonome. Grâce à des simulations et à une validation expérimentale, cette étude proposera une stratégie de contrôle décentralisé pour les GFMIs au sein d’un micro-réseau communautaire. Le projet étudiera les avantages ainsi que l’efficacité du système proposé à participer à l’amélioration de la fiabilité et à la résilience du réseau, ainsi que du soutien à la restauration du réseau. Le projet examinera également les risques techniques tels que l’instabilité de la tension, le déséquilibre de charges ainsi que des courts-circuits, dans les deux modes d’exploitation. Les mesures de contrôle et de protection adéquates seront ensuite déterminées.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Morey Philippe , Carpita Mauro , Houmard Douglas , Rayati Mohammad

Partenaires professionnels: Simon Delalay, imperix SA, Sion

Durée du projet: 01.11.2023 - 30.09.2025

Montant global du projet: 360'000 CHF

Statut: En cours

Terminés

Développement de la chaîne de propulsion pour l'aviation électrique de haute altitude

Rôle: Collaborateur/trice

Financement: OFEN

Description du projet :

Développement de la chaîne de propulsion pour l'aviation électrique de haute altitude

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Morey Philippe , Carpita Mauro

Partenaires académiques: Hutter Andreas, CSEM, Neuchâtel

Partenaires professionnels: Kreisel; Loos Roland, SolarStratos

Durée du projet: 01.03.2023 - 30.06.2023

Montant global du projet: 5'000'000 CHF

Statut: Terminé

Semi-autononomous DC-microgrid with predicted precise smooth power profile for very high penetration of renewable energy
AGP

Rôle: Collaborateur/trice

Financement: VS - Institut Systèmes industriels; IESE; OFEN; Energie de Sion-Région SA; VS - Institut Informatique; VS - HEI; Socle Ra&D; Studer Innotec SA; hepia inSTI; The Ark; FMV SA; FR - EIA - Institut ENERGY; EPFL - LMER - ISIC; VS - Institut En

Description du projet : PROJEKTZIELE: Nennen Sie 5 Schlüsselworte zum Projektziel: The first goal of the project is to deploy and evaluate a novel electricity distribution microgrid which al-lows a massive integration of intermittent renewable power sources while avoiding further investments into transmission grid infrastructure. Targeting industrial production environments, this microgrid relies on a DC-bus technology (instead of 3-phase AC) and thus guarantees an increased global efficiency. The second goal is the economic and technical evaluation of the proposed semi-autonomous microgrid based grid topology under the contextual conditions with strongly reduced ribbon power production from nuclear or coal power plants. Project objectives are: 1. Setup and operation of a semi-autonomous microgrid, suitable for an industrial production site, based on DC-bus technology which serves as power link between the renewable production (here: photovol-taics), local energy storage and consumption of energy, including the link to power-to-gas via elec-trolysis. 2. Development of the required system components in order to allow high efficiency operation and low cost hardware. 3. Development of the required regulation algorithms for power and energy management within the mi-crogrid, based on meteorological and load forecasting. 4. Smoothing the power exchange (injection and consumption) between the semi-autonomous microgrid and the distribution grid, with a 48h-in advance forecast of the time profile of the power exchange, which is guaranteed to be realized within a tolerance of maximum 1%. 5. Simulation of a superimposed distribution grid consisting of a multitude of such individual semi-autonomous microgrids, based on the assumptions and operational outcome of the demonstrator sys-tems of this project. 6. Economic evaluation of the proposed topology for the semi-autonomous DC-microgrid, comparison to an AC/DC microgrid as well as the superimposed distribution grid. Key words: ' semi-autonomous microgrid ' high Photovoltaic-integration ' DC-bus power link ' local storage ' local energy management & power regulation ' forecast of energy production and consumption ' Industrial production sites Once the project goals have been achieved the demonstrator setup will allow explaining and proving to potential industrial customers not only the system concept but also the economically relevant figures. This is a prerequisite in order to commercialize the individual technical components as well as the entire sys-tem concept. Since the system concept is conceived to be implemented at industrial production sites, the resulting demonstrator will allow convincing an industrial partner to test the system on its own production facility. For a potential customer reliability as close as possible to 100% is a key criterion of such a critical component as the electrical power provisioning and management system. For these reasons this first demonstrator is prerequis

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Sterren Thomas , Genoud Stéphane , Ellert Christoph , Houmard Douglas , Wannier David , Vianin Jérémie , Pointet Marc-André , Affolter Jean-François , Crottaz Michael , Gabioud Dominique , Maître Gilbert , Thebti Mohamed Bechir , Lauraux Alan , Barras Line , Arcudi Carmine , Zuber Lucien , Blatter Didier , Evéquoz Blaise , Germanier Alain , Bourrier Hervé , Roggo Dominique , Cerutti Christophe , Haas Patrick , Torregrossa Dimitri , Morey Philippe , Barrade Philippe , Niederhäuser Elena-Lavinia

Partenaires professionnels: Icare Institut; Imperix SA; EPFL - STI - IMT

Durée du projet: 01.03.2017 - 30.11.2019

Montant global du projet: 661'970 CHF

Statut: Terminé

Hydrogène renouvelable ' Intégration de l'électrolyse pour stabiliser un réseau électrique - C_2016_A_1 - EOS
AGP

Rôle: Collaborateur/trice

Requérant(e)s: VS - Institut Systèmes industriels, Ellert Christoph, VS - Institut Systèmes industriels

Financement: HES-SO Rectorat

Description du projet : La forte croissance des énergies renouvelables variables exige des moyens efficaces pour lisser les pics de puissance au sein du réseau électrique. Le surplus d'énergie renouvelable produit devra être transporté ou stocké entre les saisons. Le concept de power-to-gas représente une solution technique avantageuse et écologique. Le projet HydRen intègre un démonstrateur P2G dans le micro réseau DC de la HES-SO Valais-Wallis. Le système de conversion d'énergie et stockage et ses composants seront optimisés. Le concept sera évalué économiquement sur la base de l'expérience.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Pontelandolfo Piero , Sterren Thomas , Ellert Christoph , Gallay Steve , Márquez Sergio Diego , Pointet Marc-André , Affolter Jean-François , Cachelin Christian Pierre , Crottaz Michael , Grandjean Basile , Berthouzoz David , Martinet David , Carrupt Aurélien , Arcudi Carmine , Germanier Alain , Morey Philippe , Putzu Roberto , Barrade Philippe , Forclaz Didier , Petrovic Darko

Partenaires académiques: VS - Institut Systèmes industriels; IESE; hepia inSTI; Ellert Christoph, VS - Institut Systèmes industriels

Durée du projet: 01.05.2016 - 31.10.2018

Montant global du projet: 286'111 CHF

Statut: Terminé

Etude de réseau concernant la problèmatique de la nouvelle mobilité électrique, la pénétration des nouvelles énergies et les moyens de stockages.
AGP

Rôle: Collaborateur/trice

Requérant(e)s: IESE, Affolter Jean-François, IESE

Financement: SIG

Description du projet : Etude de réseau concernant la problèmatique de la nouvelle mobilité électrique, la pénétration des nouvelles énergies et les moyens de stockages.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Coeudevez Pascal , Medwed Gregory , Mitouassiwou Rostand , Affolter Jean-François , Siemaszko Daniel , Morey Philippe

Partenaires académiques: IICT; IESE; Affolter Jean-François, IESE

Partenaires professionnels: SIG - Services Industriels de Genève

Durée du projet: 15.01.2013 - 31.07.2017

Montant global du projet: 95'000 CHF

Statut: Terminé

Projet pilote - Stockages électrochimiques ' Sélection et démonstration d'un stockage électrochimique.
AGP

Rôle: Collaborateur/trice

Requérant(e)s: IESE, Affolter Jean-François, IESE

Financement: HES-SO Rectorat

Description du projet : L'objectif est d'étudier les stockages d'énergie électrochimiques et arriver avec quelques « bancs d'essais/démonstrateurs » pour les technologies les plus représentatives. Dans le futur réseau électrique, les variations stochastiques de productions éoliennes et PV vont rendre les moyens de stockages indispensables. D'autre part, la mobilité du futur sera plus électrique, basées sur le réseau ou l'hydrogène. Les technologies retenues sont de type « batteries ou VRB », utiles dans les smart-grids pour la gestion de l'énergie domestique, du stockage chimiques de type «hydrogène», utile d'une part pour la gestion des réseaux électriques à plus large échelle (quantité, durée) et d'autre part pour la mobilité. Les paramètres étudiés tiendront comptes des intérêts techniques, de l'intérêt de certains systèmes par rapport à d'autres du point de vue environnemental et du type d'application, des complémentarités, sans négliger les aspects économiques. La partie réalisation veut aboutir à des démonstrateurs/bancs d'essais.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Eggenschwiler Loïc , Favre-Perrod Patrick , Affolter Jean-François , Morey Philippe , Bacher Jean-Philippe

Partenaires académiques: IESE; FR - EIA - Institut ENERGY; Affolter Jean-François, IESE

Durée du projet: 01.01.2014 - 30.06.2017

Montant global du projet: 200'000 CHF

Statut: Terminé

Bâti-Tech - Face InTec: Développement d'un élément de façade à haute performance trifonctionnel
AGP

Rôle: Collaborateur/trice

Requérant(e)s: Lesbat

Financement: Socle VD Ra&D; Dir. générale de l'env. de l'état de Vaud (DGE)

Description du projet : L'objectif du volet 1 du projet Bâti-Tech est de modifier l'élément de façade Face InTec existant afin d'y ajouter la fonction "captage thermique" de l'énergie solaire reçue.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Bunea Mircea Stefan , Duret Alexis , Citherlet Stéphane , Bony Jacques , Affolter Jean-François , Favre Didier , Eicher Sara , Morey Philippe

Partenaires académiques: Lesbat; IESE

Partenaires professionnels: Alpiq InTec Romandie SA

Durée du projet: 01.07.2013 - 31.05.2017

Montant global du projet: 459'085 CHF

Statut: Terminé

Bateau hybride solaire/hydrogène pour la région d'Yverdon
AGP

Rôle: Collaborateur/trice

Requérant(e)s: IESE, Affolter Jean-François, IESE

Financement: SEY

Description du projet : Il existe un grand intérêt pour remplacer les bateaux « thermiques » actuels par une technologie plus silencieuse et moins polluante. Les bateaux solaires sont appréciés par leur silence et leur absence de pollution. Une ligne est exploitée à Lausanne, pour des promenades de Lutry à St Sulpice au moyen des bateaux « Aquarel », par exemple. Toutefois, les bateaux -en général- présentent une surface disponible pour le solaire assez réduite par rapport à l'énergie nécessaire. Il en résulte une vitesse trop basse pour une exploitation commerciale vraiment intéressante. La puissance moyenne disponible est modeste et représente une réelle faiblesse lors de gros temps ou de man'uvres, rendant difficile l'exploitation de telles lignes par tous les temps et avec des passagers publics. La technologie hybride électrique solaire et pile à combustible (PACo) est une solution. La HES-SO, par le biais de l'institut IESE de la HEIG-VD, se penche sur cette problématique depuis 1996 déjà. Cela a abouti à la réalisation de plusieurs bateaux expérimentaux, la famille des Hydroxy, l'étude de la possibilité de distribuer de l'hydrogène dans les ports et plus récemment à une participation dans le projet PlanetSolar premier « mobile » du bonde à effectuer le tour du monde uniquement à l'énergie solaire photovoltaïque. L'objectif du projet est donc d'examiner la possibilité dimensionner un bateau hybride solaire/pile à combustible, soit de transformer un bateau solaire existant, du type C60 (Grove-Boats).

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Affolter Jean-François , Morey Philippe

Partenaires académiques: IESE; Grove-boats; Affolter Jean-François, IESE

Durée du projet: 01.03.2014 - 31.03.2016

Montant global du projet: 30'000 CHF

Statut: Terminé

Réalisation d'une système d'essai de panneaux photovoltaïques "quatre quadrants"
AGP

Rôle: Collaborateur/trice

Requérant(e)s: IESE, Affolter Jean-François, IESE

Financement: g2e

Description du projet : L'objectif de ce projet est donc de réaliser un dispositif permettant la mesure et l'acquisition des caractéristiques des nouveaux modules solaires de l'entreprise G2E. Ceci au moyen d'une alimentation quatre quadrants à programmer et contrôler de manière adéquate au moyen du logiciel Labview.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Affolter Jean-François , Morey Philippe

Partenaires académiques: IESE; Affolter Jean-François, IESE

Durée du projet: 20.12.2013 - 31.12.2014

Statut: Terminé

Centrale photovoltaïque économique à haute efficience avec bus continu 500VDC sécurisé
AGP

Rôle: Collaborateur/trice

Requérant(e)s: VS - Institut Systèmes industriels, Ellert Christoph, VS - Institut Systèmes industriels

Financement: HES-SO Rectorat

Description du projet : Le rapport performance-prix des capteurs photovoltaïques a fortement augmenté durant ces dernières années. Un potentiel d'amélioration élevé subsiste cependant pour les centrales considérées en tant que système: le rendement global n'est pas encore optimal. D'autre part la sécurité du système PV présente des lacunes importantes, par exemple lors d'un incendie. Ce projet vise à développer un système d'adaptation de tension à haut rendement et bas prix pour chaque panneau photovoltaïque d'une centrale. Le convertisseur DC/DC développé contrôle et optimise la puissance délivrée par chaque panneau de manière individuelle. Il garantit également la sécurité du bus DC de la centrale PV et transmet les informations concernant chaque panneau de la centrale à un système de surveillance centralisé. Le convertisseur sera intégré à un prototype de centrale incluant un bus DC, un onduleur centralisé et une unité de stockage local de l'énergie. L'efficience énergétique globale du système dans son application sera évaluée par des essais et des mesures.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Clausen Michael , Sterren Thomas , Walpen Olivier , Vaccari Aldo , Ellert Christoph , Amoos Serge , Affolter Jean-François , Rieder Medard , Arcudi Carmine , Blatter Didier , Evéquoz Blaise , Germanier Alain , Roggo Dominique , Morey Philippe , Degoumois Fabien , Mabillard Eric

Partenaires académiques: VS - Institut Systèmes industriels; IESE; Ellert Christoph, VS - Institut Systèmes industriels

Durée du projet: 02.01.2013 - 15.02.2014

Montant global du projet: 94'000 CHF

Statut: Terminé

Etude et transformation d'une éolienne de type AZ
AGP

Rôle: Collaborateur/trice

Requérant(e)s: IESE, Affolter Jean-François, IESE

Financement: VD - Ra&D; AXPO Vertrieb SA

Description du projet : Il s'agit de tester une petite éolienne en fonctionnement sur le toit de la HEIG-VD afin, dans une première phase, d'établir sa prodution dans des conditions telles que sur un site comme Yverdon (moyennement favorable). Dans une seconde phase, l'éolienne sera modifiée pour voir si cela peut influencer la production par faible vent. Un système de mesure du vent et d'acquisition des mesures sera réalisé, em complément. Cette installation aura aussi une fonction didactique et, ultérieurement, d'autres types d'éoliennes seront ajoutées pour des essais comparatifs.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Gaille François , Affolter Jean-François , Morey Philippe

Partenaires académiques: IESE; Affolter Jean-François, IESE

Partenaires professionnels: AZ Technologies

Durée du projet: 01.04.2008 - 31.07.2009

Montant global du projet: 18'000 CHF

Statut: Terminé

2024

Sizing and experimental validation of a selfsync droop-based grid forming inverter with direct voltage control
Article scientifique ArODES

Philippe Morey, Marc Pellerin, Douglas Houmard, Mokhtar Bozorg, Mauro Carpita

Sustainable Energy, Grids and Networks,  38, 2024, 101332

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Résumé:

Currently, the transient stability of the grid is mainly ensured by the inertial behavior of its synchronous generators. The increase of renewable energy sources connected to the grid through grid following (GFL) inverters is severely affecting the inertia of the grid and its stability is beginning to be compromised. Moreover, in case of a large disturbance, these renewable energy sources disconnect from the grid by design, thus exacerbating the problem. The idea of mimicking the behavior of synchronous generators in an inverter and participating in the grid stability gave birth to the so-called grid forming (GFM) inverters. This implies a change in paradigm from current controlled sources (GFL) to voltage-controlled sources (GFM). Despite known stability issues in current controlled converters, a typical approach to GFM converters with LCL output filters is based on cascaded current and voltage control loops. An internal current loop controls the inverter’s output currents and an external voltage loop controls the filter capacitors’ voltages. The problem is that this solution is complex and is also marginally stable. Alternatively, in this paper we explore a direct voltage control, which is based on droop control. The proposed control’s output is used for the direct control of the inverter’s output voltage in amplitude and phase. A complete analysis is performed, and a method is proposed to determine the appropriate control parameters as well as the sizing of the inverter components. Finally, an experimental setup is presented and the effectiveness of the proposed method is shown in simulations as well as in real-life experiments.

Sizing and Experimental Validation of a Selfsync Droop-Based Grid Forming Inverter with Direct Voltage Control
Article scientifique

Morey Philippe, Pellerin Marc, Houmard Douglas, Bozorg Mokhtar, Carpita Mauro

Sustainable Energy, Grids and Networks, 2024 , vol.  38

Lien vers la publication

Résumé:

Currently, the transient stability of the grid is mainly ensured by the inertial behavior of its synchronous generators. The increase of renewable energy sources connected to the grid through grid following (GFL) inverters is severely affecting the inertia of the grid and its stability is beginning to be compromised. Moreover, in case of a large disturbance, these renewable energy sources disconnect from the grid by design, thus exacerbating the problem. The idea of mimicking the behavior of synchronous generators in an inverter and participating in the grid stability gave birth to the so-called grid forming (GFM) inverters. This implies a change in paradigm from current controlled sources (GFL) to voltage-controlled sources (GFM). Despite known stability issues in current controlled converters, a typical approach to GFM converters with LCL output filters is based on cascaded current and voltage control loops. An internal current loop controls the inverter’s output currents and an external voltage loop controls the filter capacitors’ voltages. The problem is that this solution is complex and is also marginally stable. Alternatively, in this paper we explore a direct voltage control, which is based on droop control. The proposed control’s output is used for the direct control of the inverter’s output voltage in amplitude and phase. A complete analysis is performed, and a method is proposed to determine the appropriate control parameters as well as the sizing of the inverter components. Finally, an experimental setup is presented and the effectiveness of the proposed method is shown in simulations as well as in real-life experiments.

2021

Optimizing transformer parasitics in an inductor-less resonant converter
Article scientifique

Morey Philippe, Carpita Mauro, Affolter Jean-François

EPE2021, 2021

Résumé:

In this paper, the optimization of a 10 kW serial MPPT DC/DC converter designed to inject solar power into a low-voltage DC-microgrid is presented. The prototype was designed as two cascaded stages; an interleaved multi-branch boost topology followed by an inductor-less resonant topology. Traditionally, resonant converters use an external inductor, separating the resonant tank from the transformer. This has practical reasons but also has the drawback of an additional component and added weight. For this reason, the design exploits the leakage inductance of the transformer. However, the first prototype was overheating even in no-load conditions.

This paper presents the optimization study conducted to eliminate this overheating. The analysis and simulations performed allowed to identify and pinpoint the source of the issue, namely highlighting the role of the parasitic capacitances in the high di/dt current step in the transformer. Simulations where first done to rough out the problem and get a better understanding of the different interactions between various parasitic elements. A literature review was conducted, and a theoretical analysis method was then applied. This allowed to estimate the order of magnitude of the transformer’s parasitic capacitances and helped fine tune the simulation model. Based on the performed analysis, recommendations and specifications were prepared for a new transformer. An new optimized transformer was then built and tested. The results were better than expected. The parasitics were reduced by 90%, showing that the issue had correctly been identified and addressed.

2019

Power electronics for a LVDC-microgrid with local PV production and electrolytic converter
Article scientifique

Morey Philippe, Affolter Jean-François, Ellert Christoph, Barrade Philippe

conférence ICDCM 2019 à Matsue (Japon), 2019

Résumé:

The 700 V DC-microgrid installed at HES-SO Valais-Wallis integrating PV-production, battery storage and consumption, has been upgraded in terms of installed PV-power, stronger load variations, and an improved regulation scheme for the energy consumption over day-night cycle. The installed PV-power was raised from 10 kWp to 15 kWp. Whereas previously all PV-modules were injecting via individual DC/DC converters, this time a serial DC/DC converter has been developed. This allows the installation of serial PV-strings of standard dimension generally used in DC/AC based PV-plants. The grid management system now comprises a battery system of about 75 kWh nominal storage capacity that has been operated for solar peak shaving. It thus allows transferring the power surplus for reducing the exchange between the semi-autonomous DC microgrid and the AC mains. In addition, an electrolysis system is being tested to use and store surplus power. In terms of consumers, a 5kVA heat pump and a 22kVA electric car charging point have been added to the grid

2016

Étude d'un bateau électrique à usage commercial :
Article professionnel ArODES
simulation et dimensionnement

Philippe Morey, Jean-François Affolter

bulletin.ch = Fachzeitschrift und Verbandsinformationen von Electrosuisse und VSE = Bulletin SEV/AES : revue spécialisée et informations des associations Electrosuisse et AES,  2016, no 3., pp. 36-40

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Résumé:

En réponse à une conscience écologique croissante, les pouvoirs publics commencent à interdire certaines motorisations thermiques sur les lacs, non seulement pour préserver la vie aquatique, mais aussi pour la protection des eaux. Bien qu'au bénéfice de conditions spéciales, les lignes commerciales vont s'intéresser à cette nouvelle contrainte et doivent pouvoir évaluer les possibilités et les coûts potentiels des systèmes électriques, ainsi que leur coût d'exploitation. Une étude a été menée dans cet objectif à la HEIG-VD.

2011

Logiciel d'aide à la navigation pour bateau solaire :
Article professionnel ArODES
routage optimal du catamaran PlanetSolar

Eric Taillard, Patrick Bailly, Jean-François Affolter, Pascal Goulpié, Philippe Morey

bulletin.ch = Fachzeitschrift und Verbandsinformationen von Electrosuisse und VSE = Bulletin SEV/AES : revue spécialisée et informations des associations Electrosuisse et AES,  2011, vol. 6, pp. 22-26

Lien vers la publication

Résumé:

Trouver la meilleure voie de navigation pour un véhicule solaire implique de prendre en considération de nombreux paramètres variant dynamiquement dans le temps, comme l'ensoleillement et la vitesse du vent. Une équipe de l'HEIG-VD a mis au point un logiciel pour optimiser le routage de PlanetSolar, le catamaran qui est en train de réaliser le premier tour du monde mû uniquement à l'énergie photovoltaïque. La technique de calcul développée pourrait aussi être utilisée à l'avenir pour diminuer la consommation d'automobiles hybrides.

2023

Dynamic analysis of future scenarios of power systems dominated by inverter-based renewable resources
Conférence ArODES

Guido Maione, Philippe Morey, Mauro Carpita, Mokhtar Bozorg, Giuseppe Marco Tina

Proceedings of 2023 International Conference on Clean Electrical Power (ICCEP)

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Résumé:

Conventional power plants based on synchronous generators are being replaced with renewable energy sources, consequently increasing the proportion of inverter-based resources in the system. In this context, the total grid inertia is decreasing and system services that were traditionally delivered by synchronous generator need to be provided by inverter-based resources. To this end, it is necessary to develop and implement advanced inverter controls, such as grid-forming capability, that allow the provision of newly defined services. In this paper, dynamic analyses are performed, using DigSilent PowerFactory, on a power system with a significant presence of inverter-based resources. The study is based on the Swiss future scenarios. The effectiveness of grid forming inverters, based on droop control as well as virtual synchronous machine algorithms, on frequency support is studied. The results show that grid forming inverters have the potential to counteract the negative effects of traditional grid following inverter-based resources, as currently used by renewable power plants.

2022

On the cosmic ray influence on the electronics design of a high altitude electric aircraft
Conférence ArODES

Philippe Morey, Mauro Carpita

Proceedings of the 2022 24th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE'22 ECCE Europe), 5-9 September 2022, Hanover, Germany)

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Résumé:

Space in Earth's orbit is growing more and more scares. High altitude solar electric drones, known as High Altitude Pseudo-Satellites (HAPS), are becoming a viable solution to replace satellite functions. One of the issues that must be faced in their design are cosmic rays (CR). CR can cause failures in power electronics and their flux is significantly higher with altitude. Additionally, with lower pressures, arcing and thermal management become issues as well. This study aims to determine the effects of cosmic radiation at stratospheric altitudes and fix guidelines to be able to answer how to design a high-altitude electric aircraft power plant.

2021

Optimizing transformer parasitics in an inductor-less resonant converter
Conférence ArODES

Philippe Morey, Jean-François Affolter, Mauro Carpita

Proceedings of EPE2021, The 23rd European Conference on Power Electronics and Applications, 6-10 September 2021, Online

Lien vers la conférence

Résumé:

In this paper, the optimization of a 10 kW serial MPPT DC/DC converter designed to inject solar power into a low-voltage DC-microgrid is presented. The prototype was designed as two cascaded stages; an interleaved multi-branch boost topology followed by an inductor-less resonant topology. Traditionally, resonant converters use an external inductor, separating the resonant tank from the transformer. This has practical reasons but also has the drawback of an additional component and added weight. For this reason, the design exploits the leakage inductance of the transformer. However, the first prototype was overheating even in no-load conditions. This paper presents the optimization study conducted to eliminate this overheating. The analysis and simulations performed allowed to identify and pinpoint the source of the issue, namely highlighting the role of the parasitic capacitances in the high di/dt current step in the transformer. Simulations where first done to rough out the problem and get a better understanding of the different interactions between various parasitic elements. A literature review was conducted, and a theoretical analysis method was then applied. This allowed to estimate the order of magnitude of the transformer’s parasitic capacitances and helped fine tune the simulation model. Based on the performed analysis, recommendations and specifications were prepared for a new transformer. An new optimized transformer was then built and tested. The results were better than expected. The parasitics were reduced by 90%, showing that the issue had correctly been identified and addressed.

2019

Power electronics for a LVDC-microgrid with local PV production and electrolytic converter
Conférence ArODES

Philippe Morey, Jean-François Affolter, Line Barras, Aurélien Carrupt, Didier Blatter, René Rebord, Thomas Sterren, Philippe Barrade, Christoph Ellert

Proceedings of 3rd IEEE ICDCM, 20-23 May 2019, Matsue, Japan

Lien vers la conférence

Résumé:

The 700 V DC-microgrid installed at HES-SO Valais-Wallis integrating PV-production, battery storage and consumption, has been upgraded in terms of installed PVpower, stronger load variations, and an improved regulation scheme for the energy consumption over day-night cycle. The installed PV-power was raised from 10 kWp to 15 kWp. Whereas previously all PV-modules were injecting via individual DC/DC converters, this time a serial DC/DC converter has been developed. This allows the installation of serial PV-strings of standard dimension generally used in DC/AC based PV-plants. The grid management system now comprises a battery system of about 75 kWh nominal storage capacity that has been operated for solar peak shaving. It thus allows transferring the power surplus for reducing the exchange between the semiautonomous DC microgrid and the AC mains. In addition, an electrolysis system is being tested to use and store surplus power. In terms of consumers, a 5kVA heat pump and a 22kVA electric car charging point have been added to the grid.

2018

Développements et réalisations dans la navigation renouvelable
Conférence
Hydroxy3000, PlanetSolar...

Affolter Jean-François, Morey Philippe

PlugBoat, 18.10.2018 - 19.10.2018, Venise

Lien vers la conférence

Résumé:

Compte rendu des développements Suisses dans le domaine de la navigation renouvelable, en particulier le projet PlanetSolar et le bateau à hydrogène Hydroxy3000. Démonstrations de navigation à l'hydrogène avec le bateau Hydroxy3000.

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