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ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE La lettre SOMMAIRE 1 ÉDITORIAL 3 VIE DU CLUB ÉLECTRON

ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE La lettre SOMMAIRE 1 ÉDITORIAL 3 VIE DU CLUB ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE/ CONVERSION DE L’ÉNERGIE 5 SOUTENANCES DE THESES : École Polytechnique de l’université de Nantes École Normale Supérieure de Cachan Laboratoire SATIE Institut National Polytechnique de Toulouse LEEI Supelec Université de Montpellier II Laboratoire d’électrotechnique C ette édition de la Lettre de l’Électronique de Puissance renoue avec la tradition annuelle de présenter, à l’occasion d’un numéro spécial les travaux de thèse issus des laboratoires de Génie électrique nationaux. Nous regrettons que tous les laboratoires n’aient pu transmettre à temps leurs productions ; environ 50% des laboratoires concernés ont bien voulu répondre. Il en résulte une information nécessairement partielle : une vingtaine de résumés de thèse sont ainsi présentés. Toutefois, il est possible d’observer certaines évolutions du domaine ainsi que quelques tendances émergentes mais aussi des invariants! Ainsi la machine asynchrone fait partie de cette dernière catégorie puisque 30% des thèses lui sont consacrées avec des approches bien différentes : - en terme de stratégies d’ali- mentation par commandes MLI visant à réduire le bruit, les pertes ou les surtensions en ligne, - en terme de CEM lorsqu’elle est associée à des onduleurs classiques ou multiniveaux dans des environnements électriques (de la source à la charge entraînée) et mécaniques larges (système mécanique de traction, réducteurs…), - en terme d’analyse de défauts ou de diagnostics, - ou enfin en terme de génération électrique. Ainsi, cette machine qu’on croyait bien connue doit être prise en considération dans un environ- nement plus ou moins complexe, des travaux sont alors menés dans des contextes nouveaux nécessitant des modèles originaux (ex. : modèle BF+HF de la machine pour l’étude CEM). On en arrive aussi à mettre en relief la notion de système électrique, seconde grande tendance qui se dégage de l’ensemble des thèses présentées (20% des travaux). Sur ce point, les travaux concernent les méthodes d’analyse (bond graph) et leur formalisme théorique ou l’utilisa- tion de cet outil associé avec des AVEC LE CNRS LA DGA L E GIRCEP Échange & Coordination Recherche-Industrie - juin 2004 - Numéro 19 ÉDITORIAL ECRIN - 32, BOULEVARD DE VAUGIRARD 75015 PARIS TÉL : (33) 01 42 79 51 00 - FAX : (33) 01 42 79 50 99 - ecrin@ecrin.asso.fr - http://www.ecrin.asso.fr ASSOCIATION RÉGIE PAR LA LOI DU 1ER JUILLET 1901 - N°SIREN : 379 364 656 - N°SIRET : 379 364 656 00023 2 La Lettre Électronique de puissance n°19 - juin 2004 moyens d’optimisation du dimensionnement ou du fonctionnement des systèmes, les algorithmes génétiques sont utilisés. Le contact électrique est aussi un domaine qu’on peut supposer bien connu; cependant les travaux présentés montrent l’intérêt croissant du monde industriel à ce sujet, tant pour sa modélisation et sa caractérisation que pour améliorer ses performances. Les structures de conversion statiques et leur commande sont des sujets encore souvent abordés (15% des thèses), soit en terme de commande (MLI multi-mode, optimisation de MLI pour les structures multiniveaux) ou de performances : les structures multiniveaux ont évoluées (superposition de structures) pour minimiser l’énergie stockée et améliorer leur dynamique. Quelques idées nouvelles apparaissent autour des matériaux électroactifs pour la réalisation d’actionneurs ou de systèmes de conversion statique. Leur spécificité ouvre la voie à de nouvelles applications où l’actionneur rotatif traditionnel est mal adapté. Ces matériaux trouvent aussi des applications dans le domaine de l’alimentation des micro-systèmes ou des systèmes de faible puissance où la compacité est recherchée. Les matériaux passifs sont aussi abordés au travers de travaux concernant la modélisation des composants passifs intégrés. Ces recherches ont par ailleurs été présentées durant l’année 2003-04 lors de plusieurs journées thématiques organisées par les groupes de travail « Matériaux passifs et actifs» du club Ecrin Électronique de puissance/ Conversion de l’énergie. À l’instar d’autres disciplines, le monde du génie électrique évolue vers les systèmes complexes d’une part et vers les matériaux d’autre part. Cette évolution nécessite de développer de nouvelles méthodes d’analyse et de modélisation en vue de l’optimisation de ces systèmes selon des critères particuliers. Elle nécessite aussi des recherches multi-disciplinaires (génie électrique-mécanique- chimie des matériaux, etc.) et d’intégrer de nouvelles compétences dans nos formations. Ces champs de réflexion sont encore largement ouverts mais il semble que ces tendances sont en train de s’affirmer au travers des travaux présentés. François Costa, Rapporteur scientifique du Club ENS Cachan, SATIE, UMR 8029 Le club Électronique de puissance / Conversion de l’énergie (EDP / CE) a créer, en 2002, deux groupes de travail. Ces deux groupes, Matériaux électroactifs, animé par B. Nogarède et E. Sarrautte, et Matériaux pour la conversion d’énergie, animé par F. Mazaleyrat et Th. Lebey, ont atteint, au travers de réunions du club et ou de séances plénières, les objectifs fixés. Une synthèse des travaux a été demandée lors du bureau le 9 juin 2004 par Jean Bonal, président du Club, afin de pouvoir, dans les meilleures connaissances de l’état de l’art, statuer sur la poursuite ou la fermeture des deux groupes de travail. Parallèlement, le bureau a décidé d’ouvrir une réflexion pour l’ouverture éventuelle de nouveaux groupes de travail, en particulier : «Alimentation très basse tension », « Alimentation haute température », et « Pilotage des grands réseaux, réseaux ilotés ou embarqués». Deux réunions sont déjà programmées. La première, le 14 octobre 2004 traitera de l’état d’avancement des recherches et des applications en supraconductivité en Europe et dans le monde, la deuxième, le 18 novembre aura pour but d’entériner ou non la constitution d’un groupe de travail Alimentation très basse tension. Bernard Hamonic Chargé de mission du Club Tél. 01 42 79 50 91 hamonic@ecrin.asso.fr 3 La Lettre Électronique de puissance n°19 - juin 2004 ECRIN Vie du Club ECRIN 4 La Lettre Électronique de puissance n°19 - juin 2004 THESE SOUTENUE PAR FRÉDÉRIC POITIERS Le 19 décembre 2003 Spécialité : Électronique et génie électrique ÉTUDE ET COMMANDE DE GÉNÉRATRICES ASYNCHRONES POUR L'UTILISATION DE L'ÉNERGIE ÉOLIENNE - Machine asynchrone à cage autonome - Machine asynchrone à double alimentation reliée au réseau Jury : Seddik Bacha, professeur à l’IUT de Grenoble - LEG Grenoble. René Le Doeuff, professeur à l’EPUN - GE44 / LARGE Saint-Nazaire. Mohamed Machmoum, maître de conférences à l’EPUN - GE44/LARGE Saint-Nazaire. Bernard Multon, professeur à l’ENS Cachan Antenne de Bretagne - SATIE Bruz. Xavier Roboam, chargé de recherches au CNRS INPT - LEEI Toulouse. Mohamed El Hadi Zaim, professeur à l’EPUN - GE44/LARGE Saint-Nazaire. Résumé : La conversion de l'énergie éolienne en énergie électrique fait appel à de nombreuses disciplines scientifiques (météorologie pour l'étude du comportement du vent, mécanique et chimie pour les contraintes et la composition des divers matériaux utilisés dans l'aérogénérateur, mécanique des fluides pour l'effet des masses d'air en mouvement sur les pales, électrotechnique pour la conversion électromécanique et l'adaptation de l'énergie électrique). C'est à la partie électro- technique de cette chaîne de conversion qu'est consacré ce mémoire. Après un bref rappel des concepts et équations régissant le fonctionnement d'un système éolien, ce document dresse un état de l'art des ensembles machines - convertisseurs utilisés dans l'énergie éolienne. Une première étude montre les performances et les limites d'utilisation de la machine asynchrone à cage auto-excitée. Elle utilise une modélisation originale et simple où le modèle de la machine est complètement indépendant de celui de la charge et des capacités d'excitation. Les régimes équilibré et déséquilibré sont étudiés en simulation et validés expérimentalement. Dans un deuxième temps, la réalisation d'un simulateur physique d'aérogénérateur est présentée. Celui-ci est destiné à placer les génératrices à l'étude dans des conditions proches de la réalité en les entraînant grâce à une machine à courant continu commandée de façon à reproduire les variations de couple d'une éolienne. La troisième partie de ce mémoire est consacrée à la production d'électricité sur un réseau grâce à une machine asynchrone à double alimentation. L'originalité de cette machine, utilisée dans un système éolien, est de pouvoir contrôler l'échange de puissance entre le stator et le réseau en agissant sur les signaux rotoriques via un convertisseur bidirectionnel. Dans cette 5 La Lettre Électronique de puissance n°19 - juin 2004 Soutenances de thèses ÉCOLE POLYTECHNIQUE DE L’UNIVERSITÉ DE NANTES optique une commande vectorielle en puissances active et réactive statoriques est mise en œuvre. Cette commande est élaborée et testée en synthétisant trois types de régulateurs linéaires : Proportionnel- Intégral, RST basé sur la théorie du placement de pôles et Linéaire Quadratique Gaussien basé sur la minimisation d'un critère quadratique. Les performances du dispositif sont analysées et comparées en termes de suivi de consigne, robustesse, et rejet de perturbations. Mots clés : Éolienne, modélisation, machine asynchrone auto-excitée, machine asynchrone à double alimentation, commande vectorielle, convertisseur. 6 La Lettre Électronique de puissance n°19 - juin 2004 THESE SOUTENUE PAR DEJAN VASIC Le 26 juin 2003 APPORTS DES MATÉRIAUX PIÉZOÉLECTRIQUES POUR L’INTÉGRATION HYBRIDE ET MONOLITHIQUE DES TRANSFORMATEURS Jury : Président : J-L. Sanchez, directeur de recherche au LAAS-Toulouse. Rapporteurs : B. Nogarède, professeur à l’ENSEEIHT de Toulouse; F. Bastien, professeur à l’Université de Besançon. Examinateurs : F. Costa, maître de conférence à l’ENS de Cachan ; E. uploads/Ingenierie_Lourd/ edp-19.pdf