Gestion décentralisée de réseaux continus à forte disponibilité en aéronautique

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Université Lille1
Lille1Lille1
Lille1
En vue de l’obtention du grade de
Docteur en Science Pour l
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Docteur en Science Pour l’
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Université Lille 1
é Lille 1é Lille 1
é Lille 1
Spécialité :
Génie Electrique
Génie ElectriqueGénie Electrique
Génie Electrique
Présentée par
ZHANG He
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ZHANG He
Gestion décentralisée de réseaux continus à forte
Gestion décentralisée de réseaux continus à forte Gestion décentralisée de réseaux continus à forte
Gestion décentralisée de réseaux continus à forte
disponi
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disponibilité en aéronautique
bilité en aéronautiquebilité en aéronautique
bilité en aéronautique
Membres du jury :
MONMASSON Eric Professeur à l’Université de Cergy-Pontoise,
France
Rapporteur
PIERFEDERICI Serge Professeur à l’ENSEM de Nancy, France Rapporteur
LABRIQUE Francis Professeur à l’Université Catholique de
Louvain-la-Neuve, Belgique
Examinateur
IDIR Nadir Professeur à l’Université Lille 1, France Examinateur
PETIT Marc Professeur à Supélec, France Co-encadrant de Thèse
ROBYNS Benoît Professeur à HEI Lille, France Directeur de Thèse
SAUDEMONT Christophe Enseignant-Chercheur à HEI Lille, France Co-encadrant de Thèse
MEURET Régis Hispano-Suiza, groupe SAFRAN Co-encadrant de Thèse
N° d’or
dre: 40273

Résumé
.I.
Résumé
L’évolution vers des systèmes toujours plus électriques concerne tous les moyens de
transport. En particulier, les prochaines générations d’avions commerciaux. Cette tendance,
amorcée avec l’Airbus A380 et le Boeing 787, devrait se poursuivre et s’amplifier. Un avion de
constitution plus électrique, où l’axe de transmission principal de puissance de nature électrique
se substituerait, au moins en partie, aux axes de types pneumatique, hydraulique et mécanique,
pourrait être source d’amélioration au regard de critères écologiques et économiques (gain en
masse, accroissement de l’efficacité énergétique, réduction des coûts de maintenance, etc.).
Le développement de réseaux électriques locaux, de type continu à échange d’énergie,
pourrait favoriser cette démarche. Des sources locales de production d’électricité, des charges
bidirectionnelles en puissance, ainsi que des systèmes de stockage d’énergie et de dissipation,
seraient alors interconnectés par un bus continu de tension, associés à des protections électriques
adaptées.
Plusieurs stratégies de gestion énergétique sont proposées. En fonction des objectifs, des
contraintes et des moyens d’action envisagés, différents outils ont été mis en œuvre. Dans le cas
d’une stratégie visant plusieurs objectifs simultanément, la logique floue apparaît comme étant
un outil bien adapté. De plus, étant basée sur des règles, cet outil permet de développer
naturellement une stratégie de gestion énergétique intégrant plusieurs contraintes. Deux
indicateurs pour évaluer les performances de ces stratégies de supervision ont été proposés
(efficacité énergétique et variation de tension). Ces indicateurs permettent de choisir une
stratégie de supervision, et donnent des critères pour le dimensionnement du système de stockage
et de dissipation. Ces stratégies de supervision ont été testées expérimentalement.
La stabilité du réseau DC local a été analysée en petit signal. Il est montré que le système
hybride avec la stratégie de gestion énergétique associée peut contribuer à augmenter la marge de
stabilité de ce type de réseau.
Les liaisons en continu mises actuellement en œuvre dans les systèmes embarqués en
aéronautique ne sont pas réversibles en puissance. La volonté de les rendre réversibles nécessite
donc de revoir complètement les protections de ce type de réseau. La problématique des
protections de court-circuit et de défaut d’isolation a été investiguée. Une méthode pour
sélectionner la branche en défaut d’isolation est proposée. Elle est testée au moyen de l’outil de
simulation Saber qui prend en compte les caractéristiques des composants réels.

Résumé
.II.
Les travaux réalisés dans cette thèse peuvent être généralisés pour s’appliquer dans d’autres
domaines d’application tels que les véhicules électriques ou hybrides, les systèmes ferroviaires,
etc...

Remerciements
.III.
Remerciements
Au terme de ce travail, je tiens à remercier tous ceux qui y ont collaboré, directement ou
indirectement, lors des trois années de cette thèse.
Je tiens tout d’abord à remercier les membres du Jury pour avoir accepté de juger ce travail.
Je voudrais remercier Hispano-Suiza, du groupe Safran, et la Région Nord-Pas-de-Calais
d’avoir financé cette thèse. Je voudrais également remercier l’Ecole des Hautes Etudes
d’Ingénieur (HEI) de Lille de m’avoir accueilli.
Je tiens particulièrement à remercier mon directeur de thèse, le Professeur Benoît ROBYNS,
et mes co-encadrants de thèse, monsieur Christophe SAUDEMONT, monsieur Régis MEURET,
et monsieur Marc PETIT pour les idées, les conseils, les critiques. J’apprécie beaucoup les aides
précieuses de Benoît ROBYNS et Christophe SAUDEMONT pour mes travaux.
En suite, je voudrais remercier monsieur Mostafa El MOKADEM, Hicham HIHI, Hicham
FAKHAM et Fabien MOLLET qui ont travaillé avec moi pendant ces dernières années pour
m’assister dans la phase de validation des travaux, et plus particulièrement expérimentale. Je
remercie également monsieur François GIONCO, technicien du département EEA de HEI, pour
son aide au niveau logistique et matérielle.
En plus, ma reconnaissance va également aux collègues d’HEI, Arnaud DAVIGNY, Arnaud
VERGNOL, Jonathan SPROOTEN, Mehdi NASSER, Stefan BREBAN, Tao ZHOU, Tang DO
MINH, Vincent COURTECUISSE, et les collègues du L2EP qui m’ont offert une ambiance
amicale, sympathique, dynamique et technique.
J’adresse un grand merci à mes parents qui m’aiment et me supportent toujours. Même s’ils
sont éloignés de moi physiquement, ils sont près de moi mentalement. Leur soutien me donne
une énergie des plus importantes pour avancer. Je voudrais également remercier ma copine de
ma vie qui m’accompagne et m’encourage toujours. Sans elle, je n’arriverais pas jusqu’au bout.
Finalement, je voudrais remercier toutes les personnes que j’ai rencontrées dans ma vie, ce
sont eux qui colorent ma vie.