Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Compensation de la puissance pulsée“

Dans cet article, nous étudions le contrôle de la puissance à la sortie d’un système éolien composé d’une éolienne asynchrone connectée à un convertisseur AC/DC, un convertisseur statique SVC (Static Var Compensation) et à une charge résistive. Ce dispositif est destiné à une application de conversion d’énergie éolienne dans le cas d’un site isolé. A l’aide d’un compensateur statique d’énergie réactive SVC, nous présentons une loi de commande qui permet de réguler la puissance de sortie du système éolien en dépit d’une variation brusque de la vitesse du vent, de la charge et de la capacité d’excitation. Les résultats de simulation présentés et discutés montrent que la puissance de sortie est asservie à la valeur de référence.

Aujourd'hui, les systèmes photovoltaïques connectés au réseau sont de plus en plus utilisés parmi les systèmes à énergies renouvelables. L’élément clé du système de conversion de puissance est le convertisseur statique connecté au réseau. Pour les applications de faible puissance, le convertisseur monophasé est le meilleur compromis. Les structures de conversion mono-étage permettent d’avoir un rendement plus élevé ainsi qu'un coût et une taille réduits. Cependant, dans des conditions de faible irradiation la tension PV chute, ce qui entraîne l'arrêt de l'onduleur et la perte totale de puissance injectée. Par conséquent, les systèmes à un étage de conversion souffrent d'une plage de fonctionnement réduite. Dans ce travail, nous proposons des solutions pour améliorer le rendement et la fiabilité des systèmes mono-étage connectés au réseau. Pour cela, dans la première partie, un contrôleur basé sur le mode glissant terminal rapide est combiné à un contrôle direct de la puissance. Il est associé à un algorithme de suivi du point de puissance maximale. Les simulations et les résultats expérimentaux sur un banc d'essai de 1kW montrent l'efficacité de la proposition en termes de performance dynamique, de faible distorsion harmonique totale et de robustesse aux variations d'irradiance. Les systèmes mono-étage sont également confrontés à une ondulation de puissance sur le bus continu à la fréquence double de celle du réseau. Ces ondulations de puissance sont néfastes à la durée de vie des panneaux solaires. Ainsi, la deuxième partie de ce travail propose de développer un dispositif qui simultanément réduit les ondulations de puissance et compense la chute de tension. Le dispositif est constitué de deux convertisseurs statiques : un flyback à faible puissance et un pont complet (H-bridge). Le compensateur hybride augmente la plage de fonctionnement de l'onduleur, empêchant son arrêt. Il contribue aussi à augmenter la fiabilité du système. Un banc expérimental de 1kW a été dimensionné et réalisé. Il a permis d’évaluer le dispositif sur plusieurs points de fonctionnement. Les résultats en régime permanent montrent que le compensateur hybride peut simultanément réaliser une atténuation de 85% des ondulations de puissance et une compensation de 20% de la chute de tension. Le dispositif a également de bonnes performances en régime transitoire. Dans la troisième partie de ce travail, la surveillance des modules PV est abordée afin d'augmenter la fiabilité. La méthode proposée est basée sur la spectroscopie d'impédance. Elle ne nécessite pas d’équipement supplémentaire car elle utilise le circuit qui permet d’atténuer les ondulations de puissance. De plus elle ne nécessite pas d'interrompre la production d'électricité. Les résultats de simulation, à l'aide de MATLAB-Simulink®, montrent une réduction de plus de 80% de l'amplitude des ondulations de la tension aux bornes des modules PV. Les résultats montrent que la spectroscopie d'impédance permet d’estimer les paramètres de l'impédance du module PV avec une erreur relative inférieure à 5%. L’évolution de ces paramètres en cours de fonctionnement devrait permettre de surveiller l’état de santé du panneau
Today, grid-connected photovoltaic systems are becoming an increasingly important part of renewable energy. The power conversion system's heart is the grid-connected interface converter based on power electronics. The single-phase inverter is the best compromise for low power applications as an interface for power conversion. Single-stage systems offer higher efficiency and lower cost and size. However, the PV voltage drops under low irradiance conditions, leading to inverter shut down and the total injected power loss.As a consequence, single-stage systems suffer from a low operating range. This work addresses the critical issues of the single-stage single-phase grid-connected PV system, including reliability and efficiency. A fast terminal sliding mode combined with direct power control is proposed in the first part. It is associated with a maximum power point tracking algorithm with power output. Simulations and experimental results on a 1kW test bench show the proposal's effectiveness in terms of dynamic performance, low total harmonic distortion and robustness to irradiance variations. Single-phase power systems also face pulsating power at twice the mains frequency on the DC bus. This pulsating power should not be transferred to the PV side as it reduces the efficiency of the solar panel. Thus, the second part of this work proposes a dual-function decoupling circuit: it mitigates pulsating power and compensates for the voltage drop. Thanks to the following additional power converters, these objectives are fulfilled: a low power flyback and an H-bridge. The hybrid compensator increases the inverter's operating range, prevents its shutdown, and increases the system reliability. A 1kW experimental bench has been designed to evaluate the proposal for several operating points. The steady-state results show that the hybrid compensator can simultaneously achieve 85% compensation of the pulsating power and 20% compensation of the voltage drop. The circuit also shows good transient responses. In the third part of this work, monitoring and fault diagnosis of PV modules are addressed to increase system reliability, efficiency, and safety. The proposed fault diagnosis method is based on online PV impedance spectroscopy without additional equipment. It does not require interrupting the power production and uses the pulsating power decoupling circuit as an impedance spectroscopy tool. The simulation results, using MATLAB-Simulink®, show a reduction of more than 80% ripples amplitude of the PV modules terminal voltage. The results also show that impedance spectroscopy can estimate the PV module impedance parameters with a lower than 5% relative error. The evolution of these parameters during operation should make it possible to monitor the health of the panel

L'efficacité bactéricide des faisceaux d'électrons pulsés et des décharges électriques dans l'eau est admise depuis plusieurs années. Cependant, les mécanismes responsables de l'inactivation bactérienne restent toujours à déterminer. Bacillus pumilus est une bactérie de référence pour les traitements ionisants. Elle a été choisie dans notre étude car les deux technologies produisent des radiations. De plus, cette bactérie a la capacité de sporuler. Les spores ont une organisation spécifique constituée de différentes couches (protéines, lipides, peptidoglycanes, ...) et d'un cœur déshydraté qui leur permet d'être extrêmement résistantes aux stress environnementaux. Une telle résistance peut également être expliquée par la présence de petites protéines acido-solubles (SASPs) de type a/ß. Ces protéines saturent l'ADN et le protégent. Dans l'étude, nous avons investigué les mécanismes responsables de la mortalité de Bacillus pumilus après l'exposition au traitement. Des outils de microscopie de pointe à l'échelle du nanomètre (microscope électronique à balayage, à transmission et microscope à force atomique) ont permis de révéler une désorganisation de Bacillus pumilus après son traitement avec les décharges électriques. Une modification de l'hydrophobicité de Bacillus pumilus est également mise en évidence par AFM. Les gels d'électrophorèse à champ pulsé (PFGE) révèlent des dommages au niveau de l'ADN, notamment des cassures simple et double brin. Enfin, l'analyse quantitative des protéines réalisée par spectrométrie de masse a permis d'identifier les processus biologiques (transformations moléculaires nécessaires au fonctionnement d'entités biologiques) affectés par le traitement. Les résultats obtenus à travers cette thèse peuvent apporter une explication à l'inactivation de Bacillus pumilus par faisceau d'électrons pulsés et les décharges électriques
The efficiency of pulsed electron beam and electrical discharges in water, in the research of bacterial breakdown, was proved many years ago. However, the explanation of the mechanisms responsible for bacterial inactivation following the treatment are still unknown. Bacillus pumilus is the reference for ionizing treatment and was chosen for this study because both technologies produced radiation. This bacteria has the ability to sporulate. Spores have a specific organization with different layers (proteins, lipids, peptidoglycans,...) and a dehydrated core, which allow them to be very resistive in an inauspicious environment. Such resistance can be explained by the presence of a/ß-type small, acid-soluble spore proteins (SASPs), in the core. These proteins saturate and protect the DNA. Here, we investigated the mechanisms involved in the death of Bacillus pumilus after exposure to a pulsed electron beam or to electrical discharges in water. Cutting-edge microscopies (Scanning Electron Microscopy, Transmission Electron Microscopy, Atomic Force Microscopy) at the nanoscale reveal structural disorganization of Bacillus pumilus treated by electrical discharges. A modification of Bacillus pumilus hydrophobicity is also revealed by AFM. Pulsed-Field Gel Electrophoresis (PFGE) revealed genomic DNA damage. In particular, it showed single or double-strand breaks. Finally, proteomic analysis allowed to identify proteins and their biological processes affected by the treatment. Our findings can explain an unexpected mechanism of cell death

Le travail présenté dans cette thèse concerne l’étude et le développement d’un étage de mise en forme d’impulsions bipolaires de forte puissance dans le domaine ultra large bande. Ce soussystème est intégré au prototype de source de rayonnement pulsé GIMLI de l’ISL. Le système étudié répond à une exigence sévère de compacité. Il réalise la mise en forme bipolaire d’une impulsion de forte puissance grâce au fonctionnement couplé de deux éclateurs à gaz et d’une ligne Blumlein. L’ensemble est alimenté par un générateur de Marx. La sortie est connectée sur une antenne dédiée. La conception a fait largement appel à la simulation numérique pour dimensionner la ligne Blumlein ainsi que pour identifier et limiter les zones de renforcement de champ dans la structure. Une nouvelle géométrie d’électrode ’dentelée’ est la principale innovation de cette étude. Elle est proposée afin d’optimiser les temps de commutations. Les résultats de mesures montrent l’efficacité du dispositif. Les impulsions bipolaires générées sur 50 W durent 1. 5 ns et leur amplitude pic à pic peut atteindre 427 kV. Un fonctionnement répétitif à 200 Hz a été obtenu au cours d’une campagne d’essais menée avec le CEA sur le site du CESTA. Le prototype GIMLI équipé de la mise en forme étudiée, permet de produire un champ électrique de 5 V/m par volt pic à pic en pied d’antenne
This Ph. D. Dissertation presents the study and design of a high-power ultra wide band bipolar pulse forming stage. This sub-system is integrated in the radiation source called GIMLI developed at the ISL. The studied system complies with a strong requirement of compactness. The pulse forming is done thanks to the coupled operation of two gas spark gaps and a Blumlein pulse forming line. It is driven by a Marx generator and the output is connected to a dedicated antenna. The design makes extensive use of the numerical simulations especially for the dimensioning of the Blumlein and to identify and reduce the field enhancement area. New ’jagged’ electrode geometry is the main innovation of this study. It is proposed to optimize commutation times. Measurements show the good performances of the pulse former. The bipolar pulses have a 1. 5 ns-duration and the amplitude can reach 427 kV peak-to-peak on a 50 W resistive load. A repetition rate of 200 Hz has been successfully experienced during tests carried out with the CEA at the CESTA test site. The GIMLI prototype, equipped with the studied bipolar former can radiate a pulsed electric field of 5 V/m per volt on the antenna

Ces travaux s'inscrivent dans le cadre des recherches sur les nouvelles sources de rayonnement dans le domaine de l'extrême ultraviolet et des rayons X mous (longueur d'onde entre 1 et 100 nm). La possibilité d'obtenir, au moyen d'une décharge électrique, une amplification laser à 46,9 nm dans l'argon ionisé huit fois a été démontrée pour la première fois aux Etats-Unis en 1994, mais difficilement reproduite depuis par d'autres équipes. Ayant estimé les besoins en terme d'énergie et de puissance pour obtenir cette inversion de population dans l'argon, nous avons mis au point un système innovant de puissance pulsée répondant à ces critères. Des diagnostics électriques et optiques ont été spécialement conçus pour cette expérience. Par ailleurs, une modélisation électrique a permis de mieux appréhender le comportement électrique et énergétique du système. Les résultats préliminaires de spectroscopie X-UV, s'ils ne montrent pas d'amplification de la raie d'argon à 46,9 nm, mettent en évidence que le degré d'ionisation de l'argon est proche de celui requis pour l'amplification. Des études ultérieures sur le système que nous avons construit pourraient déboucher sur une source compacte de rayonnement X-UV cohérent.

Deux algorithmes pour la compensation de la puissance réactive sont présentés. Les deux sont fondés sur le contrôle de la tension à la sortie d'onduleur, et sur la commande à fréquence fondamentale. Les deux algorithmes démontrent que la compensation de la puissance réactive est effectuée en contrôlant l'échange de puissance active entre le réseau et le côté CC d'onduleur. Ils sont validés par la simulation. Le "Power System Blockset", et le "Simulink" sont utilisés pour les simulations. De plus, un prototype de convertisseur à cinq niveaux est développé et appliqué en tant que compensateur statique des VAr. Les IGBT de quatrième génération sont utilisés comme les interrupteurs. Le circuit de contrôle est basé sur le DSP TMS320C31. Les résultats pratiques et les résultats de simulation sont présentés.

Dans ce travail, un nouveau schéma de prédistorsion de non-linéarités amplificateur de puissance est développé et démontré. L'originalité de l'architecture du système proposé est que l'estimation des non-linéarités est réalisé grâce au récepteur à une séquence de formation, et renvoyé à l'émetteur pour la prédistorsion. L'architecture proposée réalise indemnisation efficace des non-linéarités amplificateur de puissance sur les normes WiMAX et LTE, sans matériel supplémentaire. Une évaluation des économies de consommation est effectuée, compte tenu de la consommation numérique de l'algorithme d'estimation au niveau du récepteur et de prédistorsion Look Up Table de rafraîchissement à l'émetteur. Les résultats montrent que l'architecture proposée peut être appliquée pour les systèmes de données à haut taux de stations de base, les stations relais et également aux stations mobiles
In this work a novel scheme of predistortion of power amplifier nonlinearities is developed and demonstrated. The originality of the proposed system architecture is that the estimation of nonlinearities is carried out at the receiver thanks to a training sequence, and sent back to the transmitter for predistortion. The proposed architecture achieves efficient compensation of power amplifier nonlinearities on WiMAX and LTE standards without extra hardware. An evaluation of consumption savings is carried out, considering digital consumption of the estimation algorithm at the receiver and predistortion Look Up Table refreshment at the transmitter. The results show that the suggested architecture can be applied for high data rate systems at base stations, relay stations and mobile stations as well

Le travail présenté dans ce mémoire s’est déroulé dans le cadre d’une collaboration entre le groupe Convertisseur Statique du laboratoire LAPLACE et le département " Installations Fixes de Traction Electrique " de la Direction de l’Ingénierie de la SNCF. Aujourd'hui, la majorité du trafic sur le réseau ferré monophasé 25 kV / 50 Hz est assurée par des locomotives équipées de redresseurs contrôlés à thyristors. Du fait de l'augmentation du trafic, l'utilisation de ces locomotives nécessite la mise en place de moyen de compensation de puissance réactive afin de maintenir la tension caténaire à un niveau acceptable et de réduire la facture en énergie réactive. La correction du facteur de déplacement est réalisée en partie par des batteries de compensation fixes dont lapuissance est limitée par la tension maximale admissible à vide sur la caténaire. Afin d’adapter le niveau de compensation à la consommation, la partie fixe est complétée par un dispositif réglable basé sur une réactance contrôlée par des thyristors. Bien qu’il soit simple dans son principe, ce dispositif nécessite un filtrage des harmoniques en basse fréquence avec des circuits LC volumineux. L’objectif de cette thèse est de proposer une nouvelle topologie de compensateur de puissance réactive à haut rendement et utilisant un contrôle à modulation de largeur d’impulsion dans le but de minimiser le volume des éléments de filtrage. La première partie de ce mémoire est consacrée à une étude comparative de différentes topologies du point de vue des pertes dans les semi-conducteurs et du dimensionnement des éléments de filtrage associés. Les résultats de cette étude montrent que les topologies à base de gradateurs MLI, constituent les solutions les plus intéressantes pour réaliser le compensateur. La deuxième partie du travail concerne l’étude de l’insertion d’un compensateur à base de gradateurs MLI sur le réseau ferré avec la prise en compte des interactions harmoniques. Le cas d’étude concerne une sous-station où doit être implantée une compensation variable de 3 MVAR. Un relevé des courants délivrés par la sous-station a été effectué dans le but d’analyser leur contenu harmonique. Une modélisation de la sous-station et du compensateur est ensuite proposée et des simulations temporelles de l’ensemble sont réalisées en prenant en compte les formes d’ondes réelles des courants absorbés par les trains. Finalement, cette étude par simulation permet d’affiner le dimensionnement du compensateur à gradateurs MLI et des éléments de filtrage associés. Elle met en évidence l’avantage d’une solution, avec des gradateurs MLI en montage élévateur de tension, qui fonctionne sans transformateur et réutilise les batteries de compensation fixes déjà installées en sous-station à la fois comme diviseur de tension et éléments de filtrage. Afin de valider le principe de cette nouvelle topologie de compensateur statique de puissance réactive, un démonstrateur de 1,2 MVAR est mis en oeuvre et testé sur une plateforme d'essai de la SNCF
The work presented in this thesis is the result of collaboration between the Static Converters research group of LAPLACE Laboratory and the department "Installations Fixes de Traction Electrique" of the Engineering Division of the French Railways company, SNCF. Nowadays, most of the traffic in 25 kV – 50 Hz lines is achieved by old locomotives equipped with thyristor rectifiers. As traffic and load increase, reactive power compensation devices are required to keep the overhead line voltage at acceptable level and to reduce the spending for reactive power. The basic power factor correction is completed by fixed compensation banks. But the difficulty of such configuration is the no-load operation of overhead lines. The voltage can increase out of the 29 kV standard limit and to avoid this problem, variable reactive power compensator is often added to the fixed compensation banks. Nowadays, SNCF is equipped with thyristor based static VAR compensators (SVC). The main drawback of this topology is the requirement of a large LC shunt filter tuned for the third harmonic. The goal of this thesis is to find a new high-efficiency topology of STATic COMpensator (STATCOM) using PWM control to minimize the filtering components. The first part of this thesis focuses on a comparative study of different topologies in terms of semiconductor losses and filter elements size. The results of this study show that the topologies based on PWM AC Chopper are the most interesting solutions to achieve the compensator. The second part of the work concerns the influence of the connection of a STATCOM to a substation and focuses on the harmonic interactions with locomotives. The study case concerns a high traffic substation where a 3 MVAR STATCOM should be installed. Substation output current measurement was carried out in order to analyze its harmonic content. Models of the substation and the STATCOM are then proposed and simulations using real current waveforms are performed. Finally, this simulation study helps to refine the features of the AC Chopper topology and its filter elements. It highlights the advantage of a solution, with boost AC Choppers which operate without transformer and reuse the fixed compensation banks already installed in the substation as voltage divider and filter. To validate the principle of this new topology of STATCOM, a 1.2 MVAR prototype is built in LAPLACE laboratory and tested on a SNCF test platform

La compensation série des lignes et les compensateurs statiques de puissance permettent d'améliorer sensiblement la fiabilité et la rentabilité des réseaux d'énergie, sans avoir recours pour cela, à la mise en service de nouvelles lignes de transport. Cependant, leurs interactions avec un réseau et les éléments qui le constituent pose un problème. Après avoir examiné l'intérêt et les inconvénients de ces deux procédés en régime permanent, nous avons déduit que la compensation statique de puissance était la solution la plus adaptée au réseau Français. Elle permet, par une meilleure gestion de l'énergie réactive, de réduire les pertes ohmiques dans les lignes et d'assurer une régulation fine de la tension. Pour compléter ces travaux, nous avons entrepris une étude en régime transitoire de ces deux moyens de compensation d'énergie réactive. Pour ce faire, un système à compensation série a été modélisé dans un cas simple, ce qui nous a permis de mettre en relief le rôle important des protections de ces systèmes. Enfin, nous avons élaboré un modèle de réactance régulée par thyristors munie de son régulateur de tension et de son générateur d'impulsions, dont nous avions fait l'étude séparément. L'ensemble a été regroupé et inséré dans un logiciel de simulation de transitoires d'Electricité de France MORGAT. Une première série d'essais a permis de valider le modèle

Cette thèse est une étude exploratoire autour des apports de la commande passive et de sa version adaptative dans le champ de l'électronique de puissance. En première partie, après des rappels théoriques, les propriétés génériques des convertisseurs sous le formalisme d'Euler-Lagrange sont présentées. Ces propriétés rendent l'application de la commande passive naturelle. En seconde partie, des exemples d'application sont traités, ils sont choisis de manière à englober un large éventail de familles de convertisseurs. Les modèles de réglage vont du modèle moyen standard au modèle moyen généralisé en passant par des transformations usuelles. Enfin, dans le dernier chapitre, la faisabilité des commandes passive et passive-adaptative est testée sur un exemple de compensateur statique d'énergie réactive (STATCOM)
This work deals with the passivity based control and with its adaptive version for control of power electronics devices. First, after some theoretical discussions, power electronics converter's spécial properties are issued from gênerai Euler-Lagrange models. One of thèse properties allows a straightforward passivity based control implementation. Next, several converters which take into account a large family of applications are selected and the passivity based control is then tested. For this, several tuning models, from averaged model to generalised averaged one, are used. Finally, some practical results concerning the Static Reactive Power Compensator (STATCOM) control are showed. This way, passivity based control's real implementation rurns to be possible

Le travail présenté dans ce mémoire concerne l'intégration d'un modèle thermique de TBH issu de simulations thermiques 3D dans un environnement de simulation circuit. Après avoir mis en évidence dans le premier chapitre les effets thermiques dans les composants micro-ondes, nous avons présenté dans le second chapitre le potentiel de prédiction des échauffements d'une analyse thermique 3D. Ensuite nous avons présenté la mise en place d'une méthode de réduction de modèle par la technique des vecteurs de Ritz à partir de ces simulations. Le troisième chapitre décrit la modélisation non-linéaire électrothermique de TBH développé à l'IRCOM afin de générer un modèle global de transistor distribué par doigt que l'on connectera au modèle thermique. Enfin, le dernier chapitre démontre l'intérêt d'un tel modèle dans le cadre de prédiction de stabilité (crunch) et du fonctionnement de puissance notamment en terme de dynamiques lentes en fonctionnement pulsé
The work presented here involves an integration into a circuit simulator of a HBT's thermal model from a 3D finite element method thermal simulation