Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Convertisseur à un étage“

Dans les régions de montagne, la pérennité des systèmes d’élevage extensifs constitue un enjeu socio-économique et écologique majeur. Notre étude a pour objectif d’analyser la diversité des systèmes d’élevage de petits ruminants dans le Haut Atlas central du Maroc, en fonction de l’altitude. Pour cela, des enquêtes ont été réalisées auprès de 90 éleveurs dans trois communes de la province d’Azilal, situées respectivement en étage inférieur de moyenne montagne, étage supérieur de moyenne montagne et haute montagne. En comparant les élevages sur la base de leur commune d’appartenance, nous montrons que l’altitude a un effet significatif sur leur structure et leur conduite, ainsi que sur certains paramètres sociaux comme l’éducation des éleveurs. En réalisant une typologie sur base statistique, nous identifions quatre types d’élevages : deux types plus extensifs et pastoraux aux étages supérieurs et deux autres intensifiés et associés à l’agriculture en étage inférieur, avec une diversité de situations en termes de structures et de pratiques d’élevage. Cette typologie est cohérente avec les contraintes et opportunités propres à chaque étage altitudinal.

L’article présente la mise en place d’une Situation d’Apprentissage et d’Évaluation (SAÉ) articulée autour de ventilation solaire autonome (VSA) à base de panneaux photovoltaïques. Cette activité concerne essentiellement les étudiants en BUT 2éme année GEII parcours EME de l’IUT de Bordeaux. D’une part, l’objectif pédagogique de cette initiative est de mettre les étudiants dans un cadre authentique s’apparentant au contexte industriel qui favorise leur initiation à des compétences spécifiques et l’évaluation de leurs acquis via une méthode analytique et intégrée. D’autre part, l’objectif technique de cette proposition est de sensibiliser les étudiants au potentiel des énergies renouvelables au sein du contexte énergétique actuel. Ainsi, cet article détaille la démarche pédagogique de la mise en place de cette SAÉ et présente l’implémentation technique d’un projet de ventilation domestique pour extraire l’air chaud des habitations à confort modéré basé sur des panneaux solaires, un étage de protection électrique et un étage de conversion d’énergie via un hacheur ‘Buck’.

L’objet de ce papier est de présenter le concept et la théorie d’une nouvelle approche de commande non linéaire pour un convertisseur cc/cc dévolteur (Buk Converter) connecté à une charge. Les résultats des études de simulation et de l’expérimentation de ce système électronique sont également présentés. Le principe de base de la technique consiste en l’asservissement en un seul cycle de commutation de la tension d’entrée (par exemple: tension d’un générateur photovoltaïque -GPV-) du convertisseur à une valeur de consigne de nature fixe ou variable (par exemple: tension correspondant au point de puissance maximale -PPM- du GPV). Après avoir effectuée la synthèse de cette technique, une étude de simulation de ce système, utilisant le logiciel de simulation dynamique Matlab/Simulink™ a été réalisée. Afin de valider cette dernière, un appareil de commande a été mis au point et expérimenté.

L’objectif de ce mémoire est d’assurer une commande vectorielle associée à une électropompe asynchrone immergée. La configuration de ce système comporte un générateur photovoltaïque, un bus PV, un filtre PV connecté à un hacheur survolteur, un bus DC et un onduleur de tension alimentant une machine asynchrone couplée à une pompe centrifuge. L’objectif de ce système consiste à assurer un fonctionnement à puissance maximale du système photovoltaïque pour diverses conditions climatiques. L’adaptation entre le générateur photovoltaïque et la charge a été effectuée moyennant le convertisseur DC/DC.

A l’origine de sa création, c’est la recherche appliquée pour le développement qui justifie l’existence d’un organisme de recherche publique. La présente étude est une tentative de contribution à la production d’acier à Madagascar. Elle se propose une méthode qui permet de convertir les déchets métalliques en acier. Le but du travail est de valoriser les produits réfractaires siliceux du CNRIT pour le garnissage d’un petit convertisseur. Le mode d’injection par le coté latéral du convertisseur à l’aide d’une tuyère à multiple trous a permis de faire circuler un grand débit d’oxygène et d’améliorer l’oxydation des impuretés dans la fonte. Par rapport au mode de soufflage par le haut, l’injection par le coté latéral réduit la teneur en azote dans le métal. En outre, une circulation uniforme de l’oxygène sur le liquide favorise la coalescence et la remontée donc l’assimilation des particules non métalliques dans le métal par la scorie. Mais la faible capacité du four entraîne un fort accroissement de sa surface spécifique. Il y a donc une grande perte de chaleur par unité de métal.

Dans la bibliothèque de l'Université Fudan à Shanghaï, les trois étages supérieurs sont réservés au département des fonds spéciaux qui, pour un esprit fureteur, céderaient bien des histoires fascinantes, non pas simplement à travers les pages jaunies mais aussi par les circonstances de leur acquisition, de leur assemblage et de leurs voyages pleins de détours avant de s'y être installés dans ces étagères solides. Si l'on monte au dernier étage, le huitième, on trouve une belle collection de vieux livres français dont le frontispice porte tous le tampon qui révèle leur provenance : l'Université Aurore, en son temps l'unique université française en Chine.

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

La correction du facteur de puissance a été récemment introduite dans les convertisseurs pour remplacer le filtrage passif en amont des convertisseurs et pour répondre aux nouvelles normes en vigueur. La correction de facteur de puissance dite mono-étage a succédé à celle en deux étages qui est caractérisée par un coût et un volume élevés. Cette étude vise deux types d'applications. Les applications à faible puissance (300 W) sous une tension d'alimentation de 230 Veff et une tension de 54 V en sortie. Pour des raisons de coût et de volume, les structures asymétriques Flyback et Sepic sont des solutions répondant au cahier des charges et qui restent incontournables. U ressort également de cette étude, que si les contraintes du convertisseur à résonance série fonctionnant en conduction discontinue sont acceptables, alors ce dernier peut aussi répondre au cahier de charge. Le second type d'applications visées par cette étude concerne la moyenne puissance (3 kW) avec une tension de 150 V en sortie. Dans ce cadre, seules les structures symétriques à résonance à commutateur de courant ou à onduleur de tension sont susceptibles de répondre au cahier des charges. Pour la seconde catégorie, et en vue d'une généralisation, une discussion sur la nature du circuit résonant est faite pour étudier le prélèvement sinusoïdal. En évaluant les avantages et les inconvénients de chaque structure, deux convertisseurs ont été retenus et les prototypes réalisés ont montré un bon facteur de puissance et le respect de la norme en vigueur (EN 61000-3-2)
Recently, power factor correction has been introduced into power converters to replace the passive filters at the front-end of converters and to respect new standards corne into opération. Single-stage power factor correction has been succeeded to the classicaJ two-stage power factor correction which présents a high volume and cost. This thesis essentially consists of two types of applications. Low power isolated single-stage AC/DC conversion from 230 V rms. AC voltage to 54 V DC. The power is fixed at 300 W. Due to their cost and volume, asymmetrical structures Flyback and Sepic are more adapted. From this study, it émerges also that series-resonant converter operating in discontinuous conduction mode could be respond to desired spécifications if components stresses are acceptable. The second part deals with the isolated single-stage AC/DC conversion for médium power (3 kW) applications with 150 V as output voltage. For this kind of applications, only current-driven and voltage-driven résonant converters are susceptible to respond to the spécifications. An approach to design current-driven résonant converter is presented. Also, several résonant circuits are examined to discuss power factor correction capabilities of voltage-driven résonant converters. By evaluating advantages and disadvantages of thèse converters, two of them are chosen, and realised prototypes présent a high power factor and respect the European standards EN 61000-3-2

Cette these a pour objet l'etude de la simulation numerique d'ecoulements transsoniques en turbines multi-aubages. L'originalite de l'etude repose sur la resolution, en maillages non structures, des equations d'euler exprimees en variables et referentiel relatifs, et la validation de la methode sur des cas industriels. Deux methodes implicites, bidimensionnelles, sont etendues au modele d'ecoulement quasi-tridimensionnel. De nombreuses applications en aubages isoles illustrent la bonne qualite de resolution des deux schemas numeriques. Des applications en etages permettent d'apprecier les difficultes d'implementation des techniques de couplage des domaines relatifs a chaque aubage. Des resultats tres satisfaisants ont ete obtenus avec le second schema de type jameson. Un cas de turbine industrielle, comportent trois aubages en interaction, demontre l'efficacite de la methode.

Synthese d'une boucle numerique pour la commande du couple d'un entrainement a c. C. Pour vehicule a traction mixte thermique-electrique. Realisation d'un systeme de protection pour les dispositifs de puissance

L’auteur propose dans ce travail une contribution à la commande d’un convertisseur matriciel à commutation naturelle destiné à une application pour la génération d’énergie électrique à vitesse variable et fréquence fixe. L’association alternateur – convertisseur matriciel est appelée générateur actif. Ce travail contribue à la recherche d’une solution au problème de la production et de la gestion de l’énergie électrique à vitesse variable et fréquence fixe. Cette solution est basée sur une liaison étroite d’un convertisseur matriciel et d’un alternateur polyphasé pour obtenir une commutation naturelle. Dans le premier chapitre de ce mémoire, l’auteur situe l’étude dans son contexte général ; des exemples de production d’énergie électrique à vitesse variable sont présentés. L’intérêt de la vitesse variable et le rôle des convertisseurs statiques sont mis en avant. Une solution basée sur l’association d’un alternateur à un convertisseur matriciel à thyristors est retenue. La topologie et le principe de fonctionnement du convertisseur sont également présentés dans ce chapitre. Afin de mettre en évidence le fonctionnement de l’ensemble, une étude détaillée de l’association alternateur polyphasé - convertisseur matriciel est présentée dans le deuxième chapitre. Dans le troisième chapitre l’auteur présente une méthode de commande originale permettant le contrôle simultané de la fréquence, de l’amplitude et de la phase de la tension de sortie ; elle est basée sur des ondes d’allumage en cosinus des interrupteurs. En effet, contrairement à la méthode de commande présentée dans le premier chapitre, cette commande permet d’obtenir une tension de sortie qui s’adapte sur une onde de référence ayant les caractéristiques désirées. Cette stratégie de commande est basée sur la détermination des instants de commutation par les intersections entre deux ondes, une onde de modulation et une autre de référence. Dans le dernier chapitre de ce mémoire, l’auteur présente une validation expérimentale de l’étude théorique. Divers problèmes liés à l’interfaçage et à la mise en place du système de commande sont soulevés et des solutions détaillées sont proposées. L’ensemble des tâches nécessaires à la détermination des commandes des interrupteurs est également présenté. Les résultats expérimentaux confirment la théorie développée
The author proposes a contribution to the control of a naturally commutated matrix converter used in a variable speed constant frequency generating system. The association of the matrix converter and the synchronous generator is called active generator. This work describes a low cost and robust solution for the frequency conversion by using natural commutations. In the first chapter, the author presents several examples of variable speed constant frequency generating systems which transform the variable speed mechanical energy to a constant frequency electrical power. The matrix converter topology and its operation principle are also described. In order to present the active generator, a detailed study of the association “matrix converter - six-phase synchronous generator” is detailed in the second chapter; the system operation under several constraints is given too. In the third chapter, the author presents an innovative control strategy which permits the simultaneous control of the frequency, the phase and the amplitude of the output wave; this strategy is based on cosine modulation waves. Contrary to the control strategy presented in the first chapter, this control philosophy permits to obtain a regulated output wave. The output voltage waveform is done in such a way that the actual output waveform always has the nearest possible instantaneous value to a sinusoidal reference waveform of desired output frequency, desired phase and amplitude. Commutation instants are determined by the intersection of the reference voltage and the cosine modulation waves. The last chapter deals with the implementation of the control strategies on a digital signal processor DSP. Experimental results are presented and compared to those obtained by simulation

Dans le contexte économique et environnemental actuel, la prochaine génération de moteurs d'avion devra offrir opérabilité, compacité et hauts rendements. Les compresseurs demeurent une des pièces critiques de ces moteurs, et leur conception un challenge. À débit réduit, leur plage de fonctionnement est contrainte par la limite de pompage, phénomène hautement instable et dangereux. À ce jour, peu d'études expérimentales sur un compresseur en situation de pompage ont été réalisées, étant donné le danger inhérent pour les installations. Dans ce cadre, la simulation numérique peut apporter des informations sur le développement des instabilités aérodynamiques et aider à la prévision de la limite de pompage. L'objectif du travail présenté dans cette thèse est de mettre en place une méthode afin de simuler numériquement l'entrée en pompage et un cycle complet de l'instabilité avec le code elsA. Le cas test retenu est le compresseur de recherche axial multi-étage CREATE dessiné par Snecma, et étudié expérimentalement par le LMFA. Des études antérieures ont montré le rôle joué par les volumes entourant le compresseur ; l'originalité de cette étude réside donc dans l'inclusion des volumes du banc d'essai dans la simulation du compresseur. Une des difficultés inhérentes à la simulation de ces instabilités est leur temps caractéristique, qui représente plus d'une centaine de rotations de la machine. Le calcul a donc nécessité le recours à une approche massivement parallèle ; environ un million d'heures CPU ont été utilisées pour décrire le cycle. Enfin, compte tenu du retournement de l'écoulement dans le compresseur, les conditions aux limites ont été modifiées pour pouvoir s'adapter aux changements de sens de l'écoulement. La simulation a permis de décrire l'entrée en pompage et un cycle complet de l'instabilité. La comparaison avec les données expérimentales montre que les caractéristiques du cycle sont correctement prédites (phénomènes physiques précurseurs de l'instabilité, durée du cycle..). En parallèle, une étude acoustique a été menée afin de mettre en évidence les modes propres du banc d'essai. L'analyse de ces résultats a notamment montré le rôle de l'acoustique dans le déclenchement du pompage. Les différentes phases du cycle de pompage sont ensuite étudiées, et caractérisées (déclenchement, débit inversé, récupération et recompression). Ce travail a généré une base de données qui permet de mieux comprendre les instabilités qui se développent dans ce type de machine. À terme, ces résultats pourront être utilisés pour élaborer et valider des modélisations du phénomène de pompage moins coûteuses, pouvant intervenir dans un cycle de conception.

Cette thèse concerne l'utilisation de méthodes numériques adaptées à la simulation du refroidissement du bord de fuite d'un distributeur dans un étage de turbine HP. Le code elsA, développé à l'ONERA, est utilisé avec un schéma temporel de type Runge-Kutta à quatre pas et un schéma spatial de type centré de Jameson. La turbulence est prise en compte à l'aide de divers modèles (Michel, Spalart-Allmaras, k-l, k-w, k-e, et ASM). Diverses simulations de l'écoulement dans un distributeur bidimensionnel sans et avec refroidissement, modélisé avec la technique Chimère, au bord de fuite ont permis de valider cette technique. La simulation tridimensionnelle du distributeur isolé refroidi a pu aussi être entreprise. Enfin deux calculs stationnaires, avec et sans refroidissement, et un calcul instationnaire sans refroidissement sont réalisés sur un étage de turbine haute pression. Ces résultats ont permis de dégager l'influence du refroidissement sur l'écoulement dans un étage de turbine
The aim of this study concerns the use of numerical methods for the resolution of the Reynolds Averaged Navier Stokes equations adapted to the simulation of the cooling of the trailling edge of a stator in a HP turbine. The elsA solver developped at ONERA, is used with a four steps Runge Kutta time discretisation scheme and a Jameson centered space discretisation scheme. Turbulence is simulated either through the Michel, Spalart-Allmaras, k-l, k-w, k-e and ASM models. Some simulations of the flow in a bidimensional stator, with and without cooling (which is realized with the Chimera technique), are carried out. It validated this technique. The tridimensional simulation of a single cooled stator is also realized. Finally two steady computations, without and with cooling, and an unsteady computation without cooling are carried out on a high pressure turbine stage. These results make it possible to determine the effect of the cooling on the flow in a turbine stage

Ce travail de recherche, principalement expérimental, consiste en l’étude et l’analyse de l’aérodynamique et du transfert thermique dans un étage et demi de turbine. Cette turbine est testé avec des nombres de Reynolds (106) et de Mach, ainsi que des rapports de température gaz/surface et gaz/refroidissant représentatifs de ceux d’une turbine HP utilisée en aéronautique. Les mesures de pression et de flux chaleur ont été accomplies de manière à obtenir les composantes stationnaires et instationnaires de l’écoulement. Une précédente étude réalisée au sein de l’Institut von Karman s’était intéressée aux interactions entre le distributeur amont et le rotor de l’étage haute pression. La présente étude met en avant l’interaction entre l’étage haute pression et le second stator au travers de la caractérisation des effets de clocking. Les conclusions de cette étude peuvent être directement utilisées par les concepteurs pour optimiser le positionnement d’un second stator en terme de rendement et de minimisation des fluctuations des efforts ou de la charge thermique appliqués par l’écoulement sur l’aubage
The present research, mostly experimental, consists in investigating and analyzing the aerodynamic and heat transfer in a one and half stage turbine. The turbine is tested under engine representative Reynolds number (106), Mach number (0. 9), gas to wall temperature ratio (1. 5) and gas to coolant temperature ratio (2. 1). Pressure and heat flux measurements were performed in order to obtain both steady and unsteady components of the flow field. Previous investigations focused on the interaction between the inlet guide vane and the rotor of the high-pressure stage. The current work highlights the interaction between the high-pressure stage and the second stator by characterizing clocking effects. The findings of this study may be used by designers to optimiste the position of the second stator in terms of effieciency, blade force fluctuations or heat load minimization