Lettre EDP 19

ÉLECTRONIQUE
DE PUISSANCE
La lettre
SOMMAIRE
1ÉDITORIAL
3VIE DU CLUB
ÉLECTRONIQUE
DE PUISSANCE /
CONVERSION DE
L’ÉNERGIE
5SOUTENANCES
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
Cette 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
LE GIRCEP
Échange & Coordination Recherche-Industrie - juin 2004 - Numéro 19
ÉDITORIAL
ECRIN - 32, BOULEVARD DE VAUGIRARD 75015 PARIS
TÉL : [phone] - FAX : [phone] - [email protected] - 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

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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. [phone]
[email protected]
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La Lettre Électronique de puissance n°19 - juin 2004
ECRIN
Vie du Club

ECRIN
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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
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La Lettre Électronique de puissance n°19 - juin 2004
Soutenances de thèses
ÉCOLE POLYTECHNIQUE DE
L’UNIVERSITÉ DE NANTES