Cette thèse de doctorat a été réalisée dans le cadre d’un accord de cotutelle entre l’Université de Lorraine, IUT de Longwy, laboratoire GREEN et Renewable Energy Research Centre (RERC), King Mongkut’s University of Technology North Bangkok, Thaïlande. Par ailleurs, cette thèse s’inscrit dans le cadre du programme de bourses Franco-Thaï 2019 soutenu par l’ambassade de France en Thaïlande et Campus France. L’objectif principal de cette thèse est de développer un convertisseur DC-DC dévolteur basse tension haute puissance et un algorithme de contrôle non linéaire pour des applications d’électrolyseurs PEM. Tout d’abord, les technologies d’électrolyseurs et les topologies de convertisseurs DC-DC pour des systèmes de production d’hydrogène reposant sur le processus d’électrolyse de l’eau ont été étudiées avec attention. De plus, une étude bibliographique des modèles d’électrolyseurs PEM a été réalisée pour analyser les comportements statiques et dynamiques de ces derniers. Dans ce travail, la technologie d’électrolyseur PEM a été considérée en raison de ses avantages principaux tels que sa densité de courant élevée, sa réponse rapide aux sollicitations dynamiques, et sa large plage de fonctionnement. De là, cette technologie est particulièrement bien adaptée pour être couplée avec des sources d’énergies renouvelables. Cependant, les électrolyseurs peuvent être vus comme des charges électrochimiques basse tension fort courant exigeant en conséquence un convertisseur DC-DC dévolteur adapté. Après avoir effectué une analyse bibliographique sur les convertisseurs DC-DC les plus utilisés et les topologies candidates pour cette application, un convertisseur buck entrelacé trois niveaux (communément appelé three-level interleaved buck converter (TLIBC)) a été choisi dû à ses caractéristiques principales. En effet, cette topologie est caractérisée par une ondulation de courant de sortie faible, une conversion en tension faible, et une disponibilité en cas de défaillances électriques. Dans un second temps, un émulateur d’électrolyseur PEM a été conçu et implémenté en s’appuyant sur les comportements statiques et dynamiques d’un électrolyseur PEM commercial. Cet émulateur a été utilisé avec le convertisseur buck entrelacé trois niveaux pour éviter toute condition de fonctionnement critique qui pourrait endommager un électrolyseur physique pendant les phases d’expérimentation. Enfin, pour assurer d’excellentes performances du système, un contrôle non-linéaire mode glissant (communément appelé sliding-mode control (SMC)) amélioré a été conçu pour le convertisseur étudié. Le choix de ce contrôleur est motivé par ses bénéfices en termes de réponse dynamique et robustesse contre les incertitudes de paramètres du système. Ensuite, le convertisseur piloté par le contrôle non-linéaire mode glissant a été testé en simulation et expérimentalement. Les résultats obtenus à la fois en simulation et en pratique ont démontré la robustesse du contrôleur proposé dans la gestion du courant de sortie (i.e. réglage du débit d’hydrogène) qui suit avec précision une référence donnée avec une faible ondulation de courant de sortie, tout en garantissant l’équilibre des tensions des deux condensateurs d’entrée en conditions de fonctionnements dynamiques et d’incertitudes des paramètres.