Dissertations / Theses on the topic 'Convertisseur hybride'
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Rachmildha, Tri Desmana. "La commande hybride prédictive d’un convertisseur quatre bras." Thesis, Toulouse, INPT, 2009. http://www.theses.fr/2009INPT044H/document.
Abstract:
Dans une large variété d'applications industrielles, il existe une demande croissante pour améliorer la qualité de l'énergie fournie par les systèmes électriques. En plus de la fiabilité et de la disponibilité d'énergie électrique, la qualité de la puissance fournie devient maintenant une question importante. Parmi les causes de la pauvre qualité de puissance, les harmoniques sont considérés comme la raison qui contribue à la majorité de pannes de courant. Beaucoup d'efforts ont été développés pour résoudre le problème des perturbations harmoniques comme, par exemple, installer des dispositifs spéciaux tels que les filtres actifs. Ce travail de thèse traite le développement d’une commande directe de puissance utilisant l'approche prédictive hybride. La commande hybride considère chaque vecteur de tension du convertisseur comme une entité discrète qui sera appliquée pour commander un système linéaire continu. Un critère pour calculer le vecteur optimal de tension à appliquer sera établi à partir d’un modèle prédictif. Le vecteur optimal de tension à appliquer pour chaque période de commutation, et le correspondant temps d'application seront utilisés pour approcher la valeur réelle des variables d'état du système au point de référence désiré. Deux théories de puissance instantanées seront employées, p-q et p-q-r, pour une application de filtre active parallèle de puissance dans un système triphasé de 4 fils. Ces théories instantanées de puissance ont été développées pour être appliquées aux systèmes non équilibrés utilisant les variables de puissance pour obtenir les courants qui devraient être injectés par le filtre actif. Le filtre actif produira la puissance réactive demandée par la charge et compensera la composante d'ondulation de la puissance active de sorte que la source livre seulement la puissance active constanteIn a wide variety of industrial applications, an increasing demand exists to improve the quality of the energy provided by electrical systems. Besides the reliability and availability of electric power, the power quality is now becoming an important issue. Among the causes of the poor power quality, the harmonics are included as the reason which contributes the majority of power failures. Many efforts have been developed to solve the harmonics problem as, for instance, to install special devices such as active filters. This research work deals with the development of direct power control using the hybrid predictive control approach. The hybrid control considers each voltage vector of the converter as a discrete entity which will be applied to control a continuous linear system. One criterion to calculate the optimal voltage vector to apply will be established for the predictive control model. The optimal voltage vector to apply for each switching period, and the corresponding application time will be used to approach the actual value of the state variables of the system to the desired reference point. Two instantaneous power theories will be used, i.e. pq0 and pqr instantaneous power theory for a shunt active power filter application implemented in 3-phase 4-wire system. These instantaneous power theories have been developed to be applied to unbalanced systems using the power variables to obtain the currents that should be injected from active filters. The active filter will produce the required reactive power for the load and compensate the ripple component of active power so that the source only delivers constant active power
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Hernández, Juan Manuel. "Commande numérique d'un convertisseur destiné à un véhicule hybride." Toulouse, INPT, 1987. http://www.theses.fr/1987INPT069H.
Abstract:
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
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Hernandez, Juan Manuel. "Commande numérique d'un convertisseur destiné à un véhicule hybride." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37605896n.
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Ben, Abdelghani Hafedh. "Étude, conception et réalisation d'un convertisseur statique hybride multiniveaux tolérant aux défauts." Thesis, Toulouse, INPT, 2016. http://www.theses.fr/2016INPT0042/document.
Abstract:
Vu l’importance que revêt la sûreté de fonctionnement des convertisseurs statiques dans plusieurs domaines (traction électrique, génération de l’énergie électrique à partir de l’énergie éolienne, etc,... ), il est nécessaire d'examiner la continuité de service de ces systèmes même dans le cas d’un dysfonctionnement d’un des modules IGBT, d’un bras de l’onduleur ou d'une phase de machine. Ainsi, il est indispensable de concevoir de nouvelles architectures matérielles et commandes logicielles capables de fonctionner à puissance significative même en présence de défaillance touchant le système et plus particulièrement les modules IGBT de l’onduleur. Le sujet proposé s’intéresse à une nouvelle structure hybride multiniveaux tolérante aux défauts. Elle consiste à ajouter à un convertisseur triphasé 3-niveaux type NPC (Neutral Point Clamped), un quatrième bras 3-niveaux types FC (Flying Cap). Des nouvelles techniques des différentes parties de la tolérance des pannes, à savoir la détection, l’isolation, la reconfiguration matérielle et la commande en mode dégradé, sont proposées, analysées et validées sur un prototype expérimental de 15kW de puissanceGiven the importance of power converter safety operation in several fields (electric traction, renewable energy, etc ..), it is necessary to examine availability of these systems in the case of malfunction of an IGBT module, a converter leg or a phase machine. Thus, it is essential to develop new hardware architectures and software controls capable of operating at significant power after fault occurence. This thesis deals with a new multilevel fault tolerant hybrid topology. It consists on adding to a 3-phase 3-level NPC (Neutral Point Clamped) inverter, a fourth 3-level FC (Flying Cap) leg. New techniques of fault tolerance parts, namely detection, isolation, reconfiguration and system control during post fault mode, are proposed, analyzed and validated with a 15kW experimental converter prototype
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Anas, Guédira. "Système de refroidissement hybride d'un convertisseur CA/CA de 2 kW." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 1992. http://depot-e.uqtr.ca/5312/1/000597734.pdf.
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Benmansour, Khelifa. "Réalisation d'un banc d'essai pour la commande et l'observation des convertisseurs multicellulaires série : approche hybride." Cergy-Pontoise, 2009. http://biblioweb.u-cergy.fr/theses/09CERG0403.pdf.
Abstract:
Le but poursuivi dans ce travail est la réalisation d’un banc d’essai pour la commande et l’observation des convertisseurs multicellulaires séries en utilisant les outils de la théorie des systèmes dynamiques hybrides. Les contributions les plus importantes de ce travail sont : réalisation d’un banc d’essai expérimental, utilisation de l’approche hybride pour la modélisation du convertisseur permettant de mettre en évidence le fonctionnement de cette structure en utilisant le modèle des différents modes et en établissant un automate hybride représentant le convertisseur, commande par mode glissant d’ordre supérieure d’un hacheur multicellulaire associé à une charge RL et ensuite à une MCC, étude de l’observabilité et synthèse d’observateurs des tensions intermédiaires en utilisant la nouvelle théorie de ‘Z(TN) observability’ au convertisseur d’un point de vue hybride. Des stratégies d’observation des tensions intermédiaires du convertisseur sont proposées : l’observateur adaptatif, l’observateur par mode de glissement d’ordre un et enfin l’observateur par mode de glissement d’ordre deux (de type Super-Twisting). Toutes les méthodes de commandes et d’observations présentées dans ce mémoire ont été validées expérimentalement sur le banc d’essai que nous avons réaliséThe goal of this work is to build a benchmark for control and observation of multicellular converters series using the tools and theories of hybrid systems. The most important contributions of this work are: implementation of an experimental benchmark, using the hybrid approach to model the converter for the purpose of demonstrating the feasibility of this approach by establishing a hybrid automaton with different modes in order to represent the converter, apply high order sliding mode control theory to control a chopper multicellular combined with a RL load and then with a brushed DC motor, study the observability and synthesize observers for intermediate voltages by using the recent proposed theory of 'Z (TN) observability' for the converter from hybrid point of view. Observation strategies for intermediate voltages of the converter are studied: adaptive observer, step by step sliding mode observer and high order sliding mode observer (super twisting algorithm). All methods of control and observation presented in this dissertation have been experimentally validated through the benchmark which we have built
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Lachichi, Amel. "Modélisation et stabilité d'un régulateur hybride decourant - Application aux convertisseurs pour pile àcombustible." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00083112.
Abstract:
Cette thèse s'intéresse au contrôle des convertisseurs statiques d'interface entre une pile à combustible et sa chargeélectrique.
Après avoir établi la caractéristique tension-courant des piles à combustible dont la forme justifie l'utilisation de
convertisseurs statiques, les structures à conversion continu-continu sont analysées en s'attardant sur la structure
élévatrice de base et sur la mise en parallèle de plusieurs d'entre elles. Cette dernière est une réponse satisfaisante
au caractère fort courant/basse tension des piles à combustible. Deux modes de réalisation des inductances du
convertisseur sont considérés. Pour le premier, les inductances sont indépendantes. Pour le deuxième, elles sont
réalisées sur le même circuit magnétique.
Un régulateur hybride de courant est ensuite proposé pour le contrôle du convertisseur continu-continu. Celui-ci
autorise une variation importante de la tension d'entrée comme c'est le cas en sortie d'une pile à combustible. Le
régulateur fonctionne à fréquence fixe et englobe les propriétés de trois modes de commande, la commande par
mode de glissement pour bénéficier de sa robustesse et les commandes de type commande à l'amorçage et au
blocage, afin de pouvoir assurer un fonctionnement correct du système, quelle que soit la valeur du rapport
cyclique. La stabilité du système au sens des valeurs moyennes basse et haute fréquences est considérée. Le
modèle moyen ne permettant pas d'étudier la nature exacte du cycle décrit par la trajectoire d'état du système, un
outil basé sur le calcul des multiplieurs de Floquet est élaboré. Il a permis de souligner la robustesse du régulateur
vis-à-vis de variations de l'inductance du convertisseur et de la tension d'alimentation de celui-ci.
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Meghnous, Ahmed Rédha. "Commande et observation d’une classe de systèmes linéaires à commutations : Application aux convertisseurs de puissance DC-DC." Thesis, Lyon, INSA, 2013. http://www.theses.fr/2013ISAL0137/document.
Abstract:
Cette thèse s’intéresse à la commande et l’observation d’une classe de systèmes linéaires à commutations (SLC). La classe considérée regroupe les systèmes pouvant être représentés par un modèle Hamiltonien à ports. Récemment, plusieurs travaux ont utilisé la théorie des systèmes dynamiques hybrides pour traiter les problèmes de stabilité, de commandabilité et d’observabilité des systèmes linéaires à commutations. Cependant, certains verrous scientifiques demeurent et nécessitent d’être levés tels que la synthèse d’observateurs pour des SLC présentant des modes de fonctionnement inobservables ou la commande hybride de systèmes possédant un nombre réduit d’entrées de commutations et un nombre élevé de variables d’état à contrôler. Dans ce travail, nous nous intéressons à la synthèse d’observateurs s’appuyant sur la modélisation moyenne et la modélisation hybride de SLC ayant une topologie Hamiltonienne à ports particulière. Ce formalisme possède les outils nécessaires pour établir des preuves de stabilité des erreurs d’observation. Dans un premier temps, nous proposons un observateur non linéaire reposant sur le modèle moyen de la classe des SLC considérée. Ensuite, nous traitons le problème de synthèse d’un observateur hybride où nous proposons un observateur commuté prenant en compte les modes de fonctionnement inobservables. Le problème de la commande des SLC est abordé par la suite. Au départ, la théorie de Lyapunov est utilisée pour proposer deux lois de commandes : La première est synthétisée à partir du modèle moyen et la deuxième exploite le modèle hybride. Une commande optimale hybride est élaborée en utilisant le principe du maximum de Pontryagin et une approche utilisant la recherche d’arcs singuliers. Finalement, une commande prédictive hybride est établie à partir d’un modèle discrétisé du système. Des résultats de simulation et une mise en œuvre expérimentale sur un convertisseur DC-DC SEPIC sont donnés pour montrer l’efficacité des méthodes proposées. L’étude d’un tel circuit est motivée par sa topologie particulière qui contient à la fois un mode de fonctionnement observable et un mode de fonctionnement inobservable. En outre, il possède une seule entrée de commutations et quatre variables d’état ce qui lui vaut la réputation être difficile à commanderThis thesis is dedicated to the control and the observation of a class of switched linear systems (SLS). This class contains the systems that can be represented by a port-Hamiltonian model. A lot of works have been studied SLS for several years using an average modeling approach. Recently, various works have shown that hybrid system theory allows to cope with stabilization, controllability, and observability problems of switched linear systems. However, several problems are still open and need more development such as the design of hybrid observers for SLS that have unobservable modes or the control of systems with reduced number of switching inputs and numerous variable states to control. In this work, we are interested in the design of state observers for a particular class of SLS using both the average and the hybrid port-Hamiltonian models. This formalism has the necessary tools to study and establish the stability of the observation errors. At the beginning, a nonlinear observer based on the average modeling is proposed. Next, a hybrid observer is designed for switched linear systems. This observer takes into account the unobservable operating modes of the system. The second point of our work concerns the design of control laws for the considered class of SLS. At first, two Lyapunov-based control laws have been established using either an average model or a hybrid model of the system. A hybrid optimal control based on the maximum principle of Pontryagin and the computation of singular arcs has been also proposed. Finally, a hybrid predictive control based on a discrete model of the system is synthesized. Simulation results and an experimental implementation on a SEPIC converter are given to show the efficiency of the proposed methods. Our motivation to study such a converter is mainly due to its particular topology that includes observable and unobservable subsystems. It is also known to be difficult to be controlled because only one switching input is used to control four state variables
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Tabart, Quentin. "Modélisation et commande d'une interface à base d'un convertisseur NPC pour système de stockage hybride dédié micro-réseau." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT076.
Abstract:
La transition énergétique engagée ces dernières années a permis l’intégration croissante d’une production renouvelable au mix énergétique. Cette production renouvelable est souvent décentralisée et son énergie primaire aléatoire. Lorsque la Génération Décentralisée atteint des parts importantes de la production globale, des problèmes de planification, de qualité et de sécurité se posent. Ainsi le concept de microréseau propose de transformer les réseaux centralisés d’hier en réseaux de plus petites dimensions qui ont la particularité de pouvoir être autonomes les uns des autres.Les microréseaux permettent de maximiser l’efficacité de la transmission d’énergie de la source au consommateur en rapprochant géographiquement ces derniers et donc en diminuant les pertes liée au transport. Mais le manque d’inertie et de dispositif de soutiens au microréseau le rende faible et le stockage de l’énergie est nécessaire pour assurer son bon fonctionnement.Il est aussi montré que les technologies de stockages actuelles ne permettent pas de fournir à la fois une grande capacité d’énergie et de puissance en même temps, que ce soit pour des raisons technologique ou économique. Le stockage hybride est alors une solution qui allie les avantages de plusieurs technologies et permet aussi d’en réduire les inconvénients.Plusieurs topologies permettent de réaliser un stockage hybride. L’une d’entre elle utilise un convertisseur multiniveau pour interfacer deux stockeurs ou plus avec un réseau triphasé. Ce denier permet aussi l’injection d’une source de courant sur le bus DC. L’utilisation d’un seul convertisseur multiniveau NPC permet alors de réduire les pertes et les courants harmoniques, mais offre en contrepartie une flexibilité limitée comparé à des structures avec des étages de conversion intermédiaire. L’ajout d’un quatrième bras au convertisseur lui confère aussi la capacité de contrôler le courant dans le neutre et ainsi permet de gérer les déséquilibres de la charge tout en conservant les tensions équilibrées.Le travail de recherche est axé sur l’étude des limites structurelles et l’élaboration d’un algorithme de commande de la topologie multiniveau NPC à quatre bras utilisé comme interface entre une source d’énergie renouvelable, un stockage hybride et un microréseau. Dans un second temps des services systèmes comme la régulation en tension et en fréquence sont développés et testé en simulation et expérimentalementThe increasing rise of distributed generation integration in the energy mix is a challenging issue. Indeed distributed generation based on renewable energy sources like solar and wind creates fluctuation of the grid’s parameter and can lead to minor issues like harmonics, over or under voltages, flicker and so on, or to major failure like blackouts. The concept of microgrid associated with energy storage systems is seen as a potential solution to increase renewable energy integration to the grid, while increasing efficiency and reliability at the same time.A review of energy Storage technologies is carried out and it results that currently none of these technologies can offer energy and power capabilities while fast response and efficiency at the same time. The use of Hybrid Energy Storage System allows to reach such performance. For this thesis, a Li-Ion and a Vanadium Redox Flow Battery have been selected for their good power and energy abilities respectively, and their high round trip efficiency.The main contribution of this work lies in the structural limits analysis of the topology and the control algorithm for the four leg three level NPC used as a multipurpose interface between a Renewable Energy Source, a Hybrid Energy Storage System and a Microgrid. The effectiveness of the proposed algorithms and limits model are tested both in simulation and experiments. Ancillary services like frequency and voltage support are then developed and tested in simulation under various conditions
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Allali, Nicolas. "Convertisseur haut rendement à dimensionnement réduit pour batterie hybridée puissance/énergie de véhicule électrique : Principe de source de courant contrôlée." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2016. http://www.theses.fr/2016ECLI0018/document.
Abstract:
Ce mémoire présente une solution de conversion d’énergie permettant de couplerdeux sources de tension électrique similaire à dimensionnement réduit. Appliqué à un système de stockage hybridé puissance/énergie pour véhicule électrique, cette solution présente un compromis de coût de production, de masse et de rendement énergétique meilleur que celui des hacheurs classiques. Nous proposons en réponse à cette problématique l’utilisation d’une source de courant contrôlée placée en série avec les deux sources de tension pour réaliser leur couplage. Une structure de convertisseur permettant ce couplage est étudiée, puis comparée à une structure classique, et enfin réalisée au travers d’un démonstrateur à échelle de tension réduite afin de mettre en évidence ses avantages et inconvénientsThis thesis deals with the development of a power conversion solution, allowing for the coupling of two similar voltage sources. Applied to a combined battery storage sys-tem power/energy for electric vehicles, the proposed solution presents a compromise between production costs, mass and energy performance, providing a better solution than those currently in existence. As such, the two voltage sources are coupled in series with a controlled current source. A structure of the converter allowing the coupling is studied and compared to a classic structure. Finally a demonstrator on a reduced voltage scale has been realized and shows advantages of this converter solution
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Ammann, Frédérick. "Conception d'un convertisseur d'électronique de puissance pour un système de stokage hybride batteries/super-condensateurs : application dans les véhicules électriques." Mémoire, École de technologie supérieure, 2012. http://espace.etsmtl.ca/1028/1/AMMANN__Fr%C3%A9d%C3%A9rick.pdf.
Abstract:
Cette recherche vise à améliorer les performances des systèmes de stockage des véhicules électriques. Actuellement, ces voitures n’utilisent que des batteries comme réservoir d’énergie. Le dimensionnement d’un bloc de batteries est un compromis entre la quantité d’énergie et la puissance disponible. Or, en jumelant des super-condensateurs au système de stockage, chacun des composants possède sa fonction spécifique. Les batteries fournissent
l’énergie et la puissance moyenne de la voiture, et les super-condensateurs fournissent les grands niveaux de puissance transitoire requis par l’accélération et le freinage. Ainsi, le dimensionnement de chaque source d’énergie est optimal et la durée de vie des batteries est
améliorée par la diminution des stress électriques et thermiques.
Le but de cette recherche est donc de développer un système de stockage hybride batteries/super-condensateurs pour un véhicule électrique. Il sera comparé à un stockage composé de batteries seulement au niveau du coût, de la durée de vie, de l’efficacité, du volume, de la masse et de la fiabilité.
Les différentes possibilités de conception de ce système de stockage hybride sont étudiées. Parmi elles, on retrouve les architectures électriques, les stratégies de contrôle et les topologies de convertisseur. De plus, un chapitre complet porte sur la conception du convertisseur. Des simulations, au niveau du système entier et au niveau du convertisseur, permettent de choisir les meilleures solutions de conception. Finalement, une expérimentation du système choisi est réalisée dans le but de valider les résultats des simulations.
La conclusion est qu’un système de stockage hybride est rentable à long terme comparé à un stockage composé de batteries seulement.
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Nguyen, Phi-Hung. "Impacts des modèles de pertes sur l’optimisation sur cycle d’un ensemble convertisseur – machine synchrone : applications aux véhicules hybrides." Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2011. http://www.theses.fr/2011DENS0049/document.
Abstract:
La quasi-totalité des études de machines synchrones à aimants permanents (MSAP) pour les applications aux véhicules hybrides concernent les performances uniquement sur quelques points particuliers d’un cycle de fonctionnement du véhicule (le point de base, le point à grande vitesse ou le point le plus sollicité). Cependant, ces machines électriques fonctionnent souvent à différents couples et à différentes vitesses. Cette thèse s’intéresse donc à l’étude des performances de MSAP sur l’ensemble d’un cycle de fonctionnement en vue de les optimiser sur cycle. Durant cette thèse, l’auteur a contribué à développer les modèles de couple, de défluxage, de pertes cuivre et de pertes magnétiques et les méthodes de calcul de ces pertes à vide et en charge pour les quatre MSAP dont trois machines à concentration de flux et une machine à aimants en surface du rotor et pour trois cycles de fonctionnement : NEDC, Artemis-Urbain et Artemis-Routier. Une validation expérimentale de ces modèles a été effectuée sur un banc d’essai moteur avec deux prototypes de MSAP. Ensuite, les MSAP ont été dimensionnées en vue d’une minimisation des pertes sur cycle et du courant efficace du point de base. Cette combinaison a pour but d’augmenter le rendement de la machine électrique et de minimiser la dimension de l’onduleur de tension associée. Ce problème d’optimisation multi-objectif a été réalisé en utilisant l'algorithme génétique, Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II). Ainsi, un Front de Pareto des solutions optimales peut être déduit. Les impacts des modèles de pertes (à vide et en charge) sur l’optimisation sur cycle des machines sont étudiés et l’intérêt de chaque modèle est présenté. Les modèles et méthodes de calcul proposés peuvent être appliqués à tous les cycles de fonctionnement, à différentes MSAP et à différentes applicationsAlmost all studies of permanent magnet synchronous machines (PMSM) for for hybrid vehicle applications relate to their performances on a specific point of a driving cycle of the vehicle (the base point, the point at high speed or the most used point). However, these machines often operate at different torques and at different speeds. This thesis studies therefore PMSM performances in order to optimize during an entire driving cycle. In this thesis, the author contributed to develop models of torque, field weakening, copper losses and iron losses and methods of calculating these losses at no-load and at load for four MSAP (three concentrated flux machine and a surface mounted PMSM) and for three driving cycles (New Eurepean Driving Cycle, Artemis-Urban and Artemis-Road). An experimental validation of these models was realized on a test bench with two prototypes of MSAP. Then, the MSAP were sized for a minimization of average power losses during the cycle and of the RMS current at the base point. This combination is designed to increase the efficiency of the electrical machine and minimize the size of the associated voltage inverter. This problem of multi-objective optimization was performed using the genetic algorithm, Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II). Thus, a Pareto front of optimal solutions can be derived. The impacts of loss models (at no-load and at load) on the PMSM optimization during the cycle are studied and the interest of each model is presented. Models and calculation methods proposed in this thesis can be applied to all cycles, at different MSAP and for other applications
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Frey, David. "Convertisseurs haute tension : Contribution à l'intégration de la fonction interrupteur." Phd thesis, Grenoble INPG, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00407754.
Abstract:
Le développement des convertisseurs haute tension pour les applications de traction ou de distribution électrique nécessite de travailler à la fois sur la réalisation de transistors IGBT à plus forts calibres en tension et sur leur association en série. L'objectif est d'obtenir des systèmes fiables et compacts, aspects critiques dans les applications embarquées par exemple. L'étude s'intéresse à la mise en série. Son originalité repose sur une évaluation d'une large palette de solutions avec un objectif d'intégration hybride élevée. Cette intégration génère d'importantes contraintes, que ce soit électrique ou thermique, entre autres, au sein des boîtiers. Les valeurs de ces contraintes et leur degré de couplage ont été étudiés. Le travail a été mené à l'aide de simulations éléments finis couplées à des mesures ceci afin de servir de base à une aide à la conception intelligente de boîtiers dans le futur.
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Trinh, Trung hieu. "Réseaux de micro convertisseurs, les premiers pas vers le cicuit de puissance programmable." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENT007/document.
Abstract:
Les convertisseurs de puissance en DC/DC sont largement utilisés pour les applications domestiques et industrielles pour des puissances de quelques Watts à quelques MégaWatts. Généralement, pour chaque application un convertisseur adapté est conçu afin de répondre au cahier des charges. A chaque nouvelle application correspond donc un nouveau convertisseur, ce qui conduit à concevoir systématiquement de nouvelles structures de conversion et qui s'avère coûteux en temps et en argent. Eventuellement, cela peut conduire à des développements technologiques spécifiques qui, eux aussi ont des conséquences sur le coût de développement des solutions d'électronique de puissance.Afin de contourner ces difficultés, mes travaux de thèse portent sur la démarche Réseaux de Micro Convertisseurs (RµC) qui propose une nouvelle approche permettant de répondre de manière totalement flexible à n’importe quel cahier des charges. Cette approche vise à créer un composant unique, appelé cellule élémentaire (CE), permettant de répondre à tout type de cahiers des charges par la mise en série et/ou en parallèle de plusieurs de ces cellules élémentaires. Elle permet ainsi de régler les calibres en tension et/ou en courant du convertisseur à réaliser. Mes travaux de thèse se divisent en deux grandes parties. La première partie consiste en la conception et l’intégration de la cellule élémentaire utilisée dans le RµC. La deuxième, aborde les stratégies de configuration utilisées dans les RµC ainsi que les modes d’association des cellules élémentaires pouvant répondre à n’importe quel cahier des chargesDC/DC power converters are widely used for domestic and industrial applications with powers from a few watts to several MegaWatts. Generally, for each application, an appropriate converter is designed to meet the specifications. So, with a new application corresponds a new converter leading to systematic review and re-design of a new structure of conversion which is costly in time and money. Eventually, it can lead to specific technological developments which also have an impact on the cost of developing solutions for power electronics. To circumvent these difficulties, my thesis focuses on the process of Micro Converters Networks (MiCoNet) which proposes a new approach to respond fully flexibely to any specifications. The aim of this approach is to create a unit component, called elementary cell, able to respond to any kind of specifications by connecting in series and/or parallel several of these elementary cells. It permits to adjust the voltage and/or current of the converter to achieve. Therefore, my thesis is divided into two main parts. The first part consists in the design and the integration of the elementary cell used in the MiCoNet. The second discusses the configuration strategies used in the MiCoNet and association modes of elementary cells which can respond to any specification
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Van, Gorp Jérémy. "Diagnostic et observation d'une classe de systèmes dynamiques hybrides. Application au convertisseur multicellulaire série." Phd thesis, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00933659.
Abstract:
Cette thèse s'intéresse au diagnostic et à l'observation de systèmes linéaires à commutations et à l'application au convertisseur multicellulaire série. L'objectif est de proposer des solutions pour des sous-systèmes non-observables au sens classique et dont des fautes continues ou discrètes peuvent être présentes. Après la présentation d'un état de l'art sur les techniques d'observation et de diagnostic pourles systèmes à commutations, le mémoire est scindé en deux parties. La première partie propose, d'une part, une stratégie d'estimation des états discret et continu d'un système linéaire à commutation soumis à une entrée inconnue. Un observateur hybride basé sur la théorie des modes glissants d'ordre supérieur est développé. D'autre part, deux procédures de diagnostic sont présentées. La première combine un observateur hybride et un diagnostiqueur pour détecter une faute continue. Pour la seconde, un diagnostic actif est défini sur la base de la théorie du test afin de détecter et d'isoler une faute discrète. Dans la seconde partie de ce mémoire, les étapes de la réalisation d'un convertisseur multicellulaire sont détaillées. Ensuite, un chapitre est dédié à la validation des approches théoriques d'observation et de diagnostic sur le convertisseur à trois cellules. Un observateur est synthétisé afin d'estimer les tensions des capacités. Les deux procédures de diagnostic sont appliquées pour la détection d'une variation des valeurs des capacités et le diagnostic de cellules bloquées. Enfin, une commande binaire pour le convertisseur est proposée. L'application de cette stratégie permettra, par la suite, la commande tolérante aux fautes du convertisseur.
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Thounthong, Phatiphat. "CONCEPTION D'UNE SOURCE HYBRIDE UTILISANTUNE PILE A COMBUSTIBLE ET DESSUPERCONDENSATEURS." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00083105.
Abstract:
L'étude, le dimensionnement et le test d'un dispositif de stockage d'énergie, à base desupercondensateurs, destiné à fonctionner dans un véhicule à pile à combustible sont
présentés dans cette thèse. Deux modes de commande sont détaillés. Leur but est de permettre
un fonctionnement en quasi-statique de la pile à combustible afin de limiter les contraintes
mécaniques sur la pile en accordant les débits de gaz à la demande en courant. Les
supercapacités interviennent lors du non-fonctionnement de la pile, lors de régimes
transitoires ou de régimes de récupération.
Le dispositif développé utilise deux modules de supercapacités SAFT. Il est connecté à un bus
continu 42 V par un convertisseur continu-continu deux quadrants, la pile à combustible étant
connectée au bus continu par un convertisseur élévateur. Le contrôle des courants est réalisé
de manière analogique. Le contrôle des tensions et les algorithmes d'estimation utilisent une
carte numérique dSPACE. Les résultats expérimentaux présentés, obtenus avec une pile de
500 W, ont souligné la lenteur naturelle des réponses de la pile à combustible et l'apport des
supercapacités pour des applications automobiles. Celles-ci améliorent grandement la
dynamique et le contrôle énergétique du système.
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Soulard, Juliette. "Étude paramétrique des ensembles convertisseur machine à aimants : Application à une structure électromagnètique monophasée hybride à aimants permanents et à alimentation électronique." Paris 6, 1998. http://www.theses.fr/1998PA066343.
Abstract:
Cette étude s'intéresse aux caractéristiques maximales puissance vitesse des ensembles onduleur machine a aimants permanents, tout particulièrement ceux de petite puissance. Pour concevoir et optimiser ce type d'actionneur, il est nécessaire de bien maîtriser les paramètres de l'ensemble convertisseur moteur influant sur les performances a obtenir. Ainsi pour des moteurs de faible puissance, la chute ohmique est a considérer. Un modèle analytique simple a permis de réaliser une étude paramétrique générale des performances maximales des actionneurs a aimants permanents sans saillance. Les limites de fonctionnement en régime de defluxage ont été quantifiées en fonction des deux principaux paramètres normalises que sont la chute de tension résistive et la réaction magnétique d'induit. Les expérimentations effectuées sur une structure monophasée hybride de faible puissance, ont permis de valider les modèles utilises. L'influence de certaines dimensions géométriques sur les paramètres normalises a pu être étudie pour cet actionneur particulier, de même que l'influence des pertes fer sur les caractéristiques maximales. Les outils développes dans le cadre de ce travail ont également permis de définir l'apport d'une excitation combinée (bobinage et aimants) sur les performances maximales des actionneurs a aimants permanents.
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Ali, Marwan. "Nouvelles architectures intégrées de filtre CEM hybride." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00847144.
Abstract:
Cette thèse est focalisée sur la conception et la réalisation d'un filtre CEM hybride intégré pour une application aéronautique. Les travaux effectués durant cette thèse sont réalisés dans le cadre d'un projet FRAE (Fondation de Recherche pour l'Aéronautique et l'Espace) intitulé FEMINA (Filtrage Electromagnétiques et Matériaux pour l'INtégration en Aéronautique). Afin de protéger le réseau de bord des perturbations électromagnétiques conduites et rayonnées et répondre aux normes concernant la compatibilité électromagnétique (CEM) et plus particulièrement la norme aéronautique "DO160F [150KHz, 30MHz]", un filtre CEM est absolument nécessaire pour les cartes d'alimentations des dispositifs électroniques d'un avion. Les niveaux des perturbations générées par ce type d'équipement exigent une conception soignée pour assurer le filtrage des courants parasites qui se propagent en mode commun (MC) et en mode différentiel (MD). C'est pourquoi, la première partie du travail réalisé est consacrée à la modélisation électromagnétique de la carte d'alimentation utilisée comme support à cette étude. Cette modélisation est basée sur une représentation de type "boîte noire". Le modèle identifié est composé de sources de perturbations et d'impédances de MC et de MD équivalentes. Cette première étape permet de définir la structure électrique du filtre et les valeurs des composants à mettre en œuvre. Pour atteindre les performances requises, nous proposons dans ce travail un filtre CEM hybride optimisé, hybride signifiant qu'il est réalisé par association d'une partie purement passive et d'un filtre actif. Cette association permet de tirer le meilleur parti de chaque technologie de filtrage. Le filtre actif permet de traiter les perturbations à basses fréquences et la partie passive est dimensionnée pour les perturbations à hautes fréquences. Une intégration complète dans le circuit imprimé (PCB) des parties passives, capacitives et inductives, est proposée dans la deuxième partie de ce travail. Après avoir choisi les matériaux magnétique et diélectrique qui répondent au mieux au cahier de charge défini dans la première partie, plusieurs tests d'intégration dans le PCB ont été effectués. En prenant en compte la fragilité des matériaux magnétiques (ferrites), une géométrie plane qui répond aux spécifications a été proposée. Les principaux avantages de l'intégration proposée sont la réduction des effets inductifs et capacitifs parasites conduisant, de fait, à une augmentation des atténuations à hautes fréquences et l'augmentation de la compacité du filtre CEM. Nous démontrons que le filtre passif intégré réalisé réduit les interférences en MC et en MD dans la gamme de fréquences qui s'étend de 2,5MHz à 30MHz. Afin de compenser les tensions perturbatrices de mode différentiel jusqu'à 2,5MHz, une nouvelle topologie de filtre actif est proposée. Dans cette structure, l'injection des tensions de compensation des perturbations est effectuée à l'aide d'un enroulement auxiliaire ajouté aux enroulements couplés du filtre passif intégré. Les composants du filtre actif sont montés sur la face supérieure du PCB (composants CMS) dans lequel le filtre passif est intégré. L'assemblage du filtre hybride intégré (4 x 5 x 0,4 cm3) réduit les perturbations en MC et en MD dans la gamme de fréquence [150 kHz, 30 MHz]. Grâce à l'intégration et à l'optimisation de la topologie du filtre actif, le volume du filtre hybride est 75% plus faible que celui de l'ancien filtre CEM utilisé à l'entrée du convertisseur (4 x 5 x 1,6 cm3) tout en conservant un rendement élevé.
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Camara, Mamadou Baïlo Camara. "SUPERCONDENSATEURS POUR ÉCHANGE DYNAMIQUE D'ÉNERGIE A BORD DU VÉHICULE ÉLECTRIQUE HYBRIDE: Modélisation, étude des convertisseurs et commande." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00465581.
Abstract:
Ce sujet s'inscrit dans la continuité des travaux commencés au sein du L2ES dans le cadre du programme ECCE en partenariat avec CREEBEL qui assure le nancement. La plateforme ECCE est un véhicule hybride électrique série à 4 roues indépendantes d'une puissance nominale en propulsion de 120kW électrique. La source d'énergie principale est constituée de deux moteurs diesels entraînant deux alternateurs. L'énergie électrique produite alimente les 4 moteurs électriques de traction et le reste est stocké dans le pack des batteries. Cette thèse développe les stratégies de couplage énergétique entre ce pack des batteries et les supercondensateurs an d'assurer au véhicule une dynamique de fourniture et du stockage de l'énergie électrique. Une étude bibliographique a permis de passer en revue le bilan technologique et les applications potentielles des supercondensateurs, puis d'élaborer le modèle simplié des supercondensateurs qui traduit dèlement le comportement des cellules durant les phases de charge et de décharge. Diérentes topologies des convertisseurs DC/DC avec des stratégies originales de gestion d'énergie électrique embarquée sont traitées. Les topologies proposées sont basées sur les convertisseurs Buck-Boost et les convertisseurs DC/AC-AC/DC à étage intermédiaire haute fréquence. Pour une raison de coût, les maquettes expérimentales des topologies ont été réalisées à l'échelle réduite ( 1/10 ). Les résultats expérimentaux obtenus ont permis de comparer les performances des topologies pour deux types de commande. La stratégie de gestion d'énergie à base des correcteurs polynomiaux (RST) est comparée à celle utilisant des correcteurs PI classiques. Ces études comparatives ont permis de choisir la meilleure topologie destinée au couplage des supercondensateurs sur le bus continu du banc ECCE.
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Meghnous, Ahmed Rédha. "Commande et observation d'une classe de systèmes linéaires à commutations : Application aux convertisseurs de puissance DC-DC." Phd thesis, INSA de Lyon, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01015252.
Abstract:
Cette thèse s'intéresse à la commande et l'observation d'une classe de systèmes linéaires à commutations (SLC). La classe considérée regroupe les systèmes pouvant être représentés par un modèle Hamiltonien à ports. Récemment, plusieurs travaux ont utilisé la théorie des systèmes dynamiques hybrides pour traiter les problèmes de stabilité, de commandabilité et d'observabilité des systèmes linéaires à commutations. Cependant, certains verrous scientifiques demeurent et nécessitent d'être levés tels que la synthèse d'observateurs pour des SLC présentant des modes de fonctionnement inobservables ou la commande hybride de systèmes possédant un nombre réduit d'entrées de commutations et un nombre élevé de variables d'état à contrôler. Dans ce travail, nous nous intéressons à la synthèse d'observateurs s'appuyant sur la modélisation moyenne et la modélisation hybride de SLC ayant une topologie Hamiltonienne à ports particulière. Ce formalisme possède les outils nécessaires pour établir des preuves de stabilité des erreurs d'observation. Dans un premier temps, nous proposons un observateur non linéaire reposant sur le modèle moyen de la classe des SLC considérée. Ensuite, nous traitons le problème de synthèse d'un observateur hybride où nous proposons un observateur commuté prenant en compte les modes de fonctionnement inobservables. Le problème de la commande des SLC est abordé par la suite. Au départ, la théorie de Lyapunov est utilisée pour proposer deux lois de commandes : La première est synthétisée à partir du modèle moyen et la deuxième exploite le modèle hybride. Une commande optimale hybride est élaborée en utilisant le principe du maximum de Pontryagin et une approche utilisant la recherche d'arcs singuliers. Finalement, une commande prédictive hybride est établie à partir d'un modèle discrétisé du système. Des résultats de simulation et une mise en œuvre expérimentale sur un convertisseur DC-DC SEPIC sont donnés pour montrer l'efficacité des méthodes proposées. L'étude d'un tel circuit est motivée par sa topologie particulière qui contient à la fois un mode de fonctionnement observable et un mode de fonctionnement inobservable. En outre, il possède une seule entrée de commutations et quatre variables d'état ce qui lui vaut la réputation être difficile à commander.
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Trinh, Trung Hieu. "Réseaux de micro convertisseurs, les premiers pas vers le circuit de puissance programmable." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00824938.
Abstract:
Les convertisseurs de puissance en DC/DC sont largement utilisés pour les applications domestiques et industrielles pour des puissances de quelques Watts à quelques MégaWatts. Généralement, pour chaque application un convertisseur adapté est conçu afin de répondre au cahier des charges. A chaque nouvelle application correspond donc un nouveau convertisseur, ce qui conduit à concevoir systématiquement de nouvelles structures de conversion et qui s'avère coûteux en temps et en argent. Eventuellement, cela peut conduire à des développements technologiques spécifiques qui, eux aussi ont des conséquences sur le coût de développement des solutions d'électronique de puissance. Afin de contourner ces difficultés, mes travaux de thèse portent sur la démarche Réseaux de Micro Convertisseurs (RµC) qui propose une nouvelle approche permettant de répondre de manière totalement flexible à n'importe quel cahier des charges. Cette approche vise à créer un composant unique, appelé cellule élémentaire (CE), permettant de répondre à tout type de cahiers des charges par la mise en série et/ou en parallèle de plusieurs de ces cellules élémentaires. Elle permet ainsi de régler les calibres en tension et/ou en courant du convertisseur à réaliser. Mes travaux de thèse se divisent en deux grandes parties. La première partie consiste en la conception et l'intégration de la cellule élémentaire utilisée dans le RµC. La deuxième, aborde les stratégies de configuration utilisées dans les RµC ainsi que les modes d'association des cellules élémentaires pouvant répondre à n'importe quel cahier des charges.
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Baudoin, Sylvain. "Étude d’un système hybride pile à combustible / microturbine dans un contexte microréseau rural isolé." Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0440/document.
Abstract:
Les milieux ruraux, souvent distants du réseau électrique principal, sont particulièrement adaptés au déploiement de microréseaux (MR). Ce type de réseau permet une restructuration du réseau électrique d’aujourd’hui afin d'intégrer plus efficacement un plus grand nombre des sources d’énergie renouvelable. Le biogaz,obtenu par la méthanisation des déchets agricoles, est une ressource d’énergie renouvelable disponible dans les zones rurales. Cette ressource, facilement stockable en grande quantité, est particulièrement intéressante pour les réseaux faibles comme le MR. Les sources d’énergies valorisant le biogaz sont plus fiables et moins dépendantes de phénomènes stochastiques comme le vent ou l’éclairement solaire.Après un état de l’art sur les différentes technologies valorisant le biogaz, ilressort qu’un système hybride composé d’une pile à combustible de type SOFC et d’une microturbine (MT) permet d’atteindre le meilleur rendement électrique avec un faible impact environnemental.L’objectif global de la thèse est d’étudier le système SOFC/MT comme source principale dans un contexte MR rural isolé. Dans ce but, une modélisation du système a été réalisée en se focalisant sur les éléments ayant un impact sur la dynamique des signaux électriques du système. Le système hybride a ensuite été dimensionné dans le but de conserver un rendement électrique optimal et un unique convertisseur multiniveau de type 3LNPC est utilisé pour l'intégrer au MR. Comme une pile à combustible est sensible aux variations de charges (affectant son rendement et sa durée de vie), le premier objectif de la stratégie de commande appliquée au convertisseur 3LNPC est de réguler la puissance de la SOFC à sa valeur nominale. Le MR devant pouvoir fonctionner en autonomie lors de son ilotage, le deuxième objectif de cette stratégie est de fixer la tension et la fréquence du réseau.Les contrôleurs de la stratégie de commande sont conçus en attachant une importance particulière à la robustesse des correcteurs. Le fonctionnement du système hybride SOFC/MT, piloté par un unique convertisseur de type 3LNPC équipé d’une stratégie de commande originale, a été testé et validé en simulation puis expérimentalement sur la plateforme MR d’ESTIA-RechercheRural areas, often far away from the main electric grid, are particularly suitablefor the deployment of microgrids (MG). This type of grid allows a restructuring oftoday's power grid in order to integrate more efficiently renewable power sources.Biogas, produced by anaerobic digestion of agricultural wastes, is a renewable energyresource available in rural areas. This resource, easily stored in large quantities, isparticularly interesting for weak grids like a MG. Energy sources using biogas are morereliable and less dependent on stochastic phenomena such as wind or solarillumination.After a state of the art on the different technologies enhancing biogas, it is clearthat a hybrid system consisting of a SOFC type fuel cell and a microturbine (MT)achieves the best electric efficiency with low environmental impact.The overall objective of the thesis is to study the SOFC / MT system as themain power source in an isolated rural MG context. For this purpose, a model of thesystem was carried out by focusing on the elements that affect the dynamics of thesystem's electrical signals. The hybrid system was then sized in order to maintainoptimal electrical performance, and a unique 3LNPC multilevel converter is used tointegrate the hybrid system to the MG. As a fuel cell is sensitive to load changes(affecting its performance and lifespan), the first objective of the control strategyapplied to the 3LNPC converter is to regulate the power of the SOFC at its nominalvalue. The MG must be able to operate autonomously when islanded, thus the secondobjective of this strategy is to set the grid voltage and frequency.The controllers of the control strategy are designed paying particular attention tothe robustness. The operation of the SOFC / MT hybrid system, driven by a single3LNPC type converter equipped with an innovative control strategy, has been testedand validated in simulation and experimentally in the MG platform of ESTIAResearch
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El, Guezar Fatima. "Modélisation et simulation des systèmes dynamiques hybrides affines par morceaux : exemples en électronique de puissance." Toulouse, INSA, 2009. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000316/.
Abstract:
Les systèmes hybrides affines par morceaux forment une classe importante et simple de systèmes dynamiques hybrides. Il s'agit d'un ensemble fini de sous-systèmes affines associés à une ou plusieurs lois de commutations qui définissent à chaque instant le système affine actif. Ces systèmes sont non linéaires et peuvent présenter une variété de phénomènes complexes liés à des bifurcations et au chaos. On s'intéresse à plusieurs exemples en électronique de puissance : des convertisseurs de type DC-DC. La modélisation de ces convertisseurs est donnée par des modèles classiques approchés ou discrétisés. Ces circuits peuvent également être analysés en utilisant des modèles hybrides. Le comportement des systèmes hybrides se base sur l'existence d'événements. La simulation qui est un outil simple d'analyse de ces systèmes demande un algorithme qui donne les dates exactes de commutations. Les techniques de détection qui existent se basent essentiellement sur des approximations et elles peuvent omettre certains événements et par suite générer des trajectoires qui divergent radicalement de la trajectoire réelle du système hybride simulé. Notre objectif à travers cette thèse, est de fournir un outil rapide et précis de simulation des systèmes hybrides plans affines par morceaux d'ordre 2. Notre approche semi-analytique utilise l'expression analytique des solutions et donne les instants de commutations des événements d'états et des événements temporels de type périodique. Notre algorithme est implémenté en une boîte à outil sous Scicos et sous MatlabPiecewise affine hybrid systems are an important and simple class of hybrid dynamical systems. A piecewise affine system is composed of several dynamical affine subsystems and of switching rules that decide the behavior of the active subsystem during each switching interval. Recently, it has been shown that this class of systems is very rich in nonlinear phenomena such as bifurcations and chaos. Piecewise affine hybrid systems arise in many engineering applications such as DC-DC converters. Modeling of such converters is given using classical averaged or discrete models. However, a possible approach to analyze these circuits can be done using hybrid models. The behavior of a hybrid system is based on events' existence. Simulation which is a simple tool to analyze these systems, requires an algorithm that gives exact switched dates. Existing detection techniques, that are essentially based on approximated schemes, may lose some events and then diverge drastically from the real trajectory of the simulated hybrid system. Our aim within this thesis is to provide a fast and accurate simulation tool of 2nd order planar piecewise hybrid systems, which is based on analytical expressions of solutions. Our semi-analytic approach gives switching instants of state event and periodic temporal events. Our algorithm is implemented in a Scicos toolbox, another alternative in Matlab is also available
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Nguyen, Phi-Hung. "Impacts des modèles de pertes sur l'optimisation sur cycle d'un ensemble convertisseur - machine synchrone : applications aux véhicules hybrides." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00648727.
Abstract:
La quasi-totalité des études de machines synchrones à aimants permanents (MSAP) pour les applications aux véhicules hybrides concernent les performances uniquement sur quelques points particuliers d'un cycle de fonctionnement du véhicule (le point de base, le point à grande vitesse ou le point le plus sollicité). Cependant, ces machines électriques fonctionnent souvent à différents couples et à différentes vitesses. Cette thèse s'intéresse donc à l'étude des performances de MSAP sur l'ensemble d'un cycle de fonctionnement en vue de les optimiser sur cycle. Durant cette thèse, l'auteur a contribué à développer les modèles de couple, de défluxage, de pertes cuivre et de pertes magnétiques et les méthodes de calcul de ces pertes à vide et en charge pour les quatre MSAP dont trois machines à concentration de flux et une machine à aimants en surface du rotor et pour trois cycles de fonctionnement : NEDC, Artemis-Urbain et Artemis-Routier. Une validation expérimentale de ces modèles a été effectuée sur un banc d'essai moteur avec deux prototypes de MSAP. Ensuite, les MSAP ont été dimensionnées en vue d'une minimisation des pertes sur cycle et du courant efficace du point de base. Cette combinaison a pour but d'augmenter le rendement de la machine électrique et de minimiser la dimension de l'onduleur de tension associée. Ce problème d'optimisation multi-objectif a été réalisé en utilisant l'algorithme génétique, Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II). Ainsi, un Front de Pareto des solutions optimales peut être déduit. Les impacts des modèles de pertes (à vide et en charge) sur l'optimisation sur cycle des machines sont étudiés et l'intérêt de chaque modèle est présenté. Les modèles et méthodes de calcul proposés peuvent être appliqués à tous les cycles de fonctionnement, à différentes MSAP et à différentes applications.
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Djondiné, Philippe. "Étude des comportements chaotiques dans les convertisseurs statiques." Thesis, Cergy-Pontoise, 2015. http://www.theses.fr/2015CERG0768/document.
Abstract:
Les travaux de cette thèse portent sur l'analyse des comportements chaotiques dans les convertisseurs multicellulaires séries. Ces systèmes à commutationpeuvent présenter une variété de phénomènes complexes liés à des bifurcationset au chaos. Sachant qu'un convertisseur de puissance qui a une charge purementdissipative, ne peut générer un comportement chaotique, nous avons dans la première partie de cette thèse, connecté un hacheur à deux cellules à une charge non linéaire non strictement dissipative et nous avons analysé ses comportements à l'aide des propriétés dynamiques de base et présenté les routes vers le chaos. La fin de cette partie a été consacrée à l'étude du hacheur à cinq cellules qui est une généralisation du hacheur à deux cellules. Afin de supprimer le comportement chaotique, la deuxième partie du travail a été consacrée à la synthèse d'une loi de commande hybride basé sur la modélisation par réseaux de Petri pour la régulation des tensions des condensateurs flottants et du courant de chargeThis thesis deals with the analysis of chaotic behaviors in serial multicellularconverters. These switching systems can have a variety of complex phenomenaassociated with bifurcations and chaos. Knowing that a power converter that has a purely dissipative load cannot generate chaotic behavior, we've in the first part of this thesis, we connected a two-cell chopper to a nonlinear load not strictly dissipative and we've analyzed its behaviors by using some basic dynamic properties and thus presented the routes to chaos. The end of this part was devoted to the study of the 5-cell chopper which is a generalization of the two-cell chopper. In order to eliminate the chaotic behavior, the second part was devoted to the synthesis of a controlled law based on hybrid modeling of Petri nets for the regulation of capacitor voltages and current load
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Vidales, Luna Benjamin. "Architecture de convertisseur intégrant une détection de défauts d'arcs électriques appliquée au sources d'énergie continues d'origine photovoltaïques." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0040.
Abstract:
Détection de défaut d'arcs intégrée dans un convertisseur intelligent contrôlé par FPGA pour les panneaux photovoltaïques. La mise au point de convertisseur intelligents intégrant des dispositifs de protection est une thématique que cherche à développer l'Institut Technologique de Morelia (Mexique) avec laquelle nous collaborons sur ce projet. L'objectif plus spécifique de ce travail repose sur la détection de défauts d'arc électrique en se basant sur le contrôle intelligent des onduleurs utilisés dans la gestion de l'énergie produite par des panneaux photovoltaïques. Depuis plusieurs années, le développement croissant des panneaux solaires photovoltaïques comme source d’énergie s’est imposé et la sécurité de ces dispositifs liée à la détection de défauts d’arcs électriques est devenu un enjeu majeur. L'approche que nous proposons dans ce travail est le développement d'une stratégie novatrice pour la surveillance et la prédiction de défaillance du réseau électrique constitué de panneaux solaires en présence de défauts d’arcs. Actuellement, la majorité des systèmes de détection comprennent des modules détecteurs disposés dans le circuit électrique à protéger dont la robustesse est loin d'être optimale. L'approche que nous proposons consiste à développer un dispositif de surveillance et de détection de défaut directement intégré dans l'onduleur intelligent. Le contrôle optimal de l'onduleur intelligent assurera une détection fiable de défaut d'arc sans déclenchement intempestif. Le dispositif comprendra également un système de coupure. La méthode de détection que nous privilégions sera basée sur l'analyse du courant et de la tension de ligne. Les algorithmes seront basés sur une analyse temps/fréquence des signatures courant et de tension suivie par une logique pertinente de décision de telle manière à minimiser le taux de fausses détections.Le noyau du convertisseur intelligent est constitué par un FPGA. Le parallélisme des traitements de données assurera le respect des contraintes temps réel. Dans le cadre du projet de thèse, la mise en œuvre, le test des algorithmes de détection et l’implémentation optimale afin de respecter les contraintes temps réel dans le FPGA sera mené dans le cadre d’une cotutelle de thèse entre l’institut technologique de Morelia et l’Université de LorraineIn this research work, the development of a multilevel inverter for PV applications is presented. The PV inverter, has two stages one DC/DC converter and one DC/AC inverter, and is capable of generating an AC multilevel output of nine levels, it's a transformerless inverter and uses a reduced number of components compared to other topologies. The conception of a novel DC/DC converter is capable of generating two isolated DC voltage levels needed to feed the DC/AC stage. This DC/DC stage is developed in two variants, buck and boost, the _rst to perform the reduction of voltage when the DC bus is too high, and second to increase the voltage when the DC bus is too low to perform interconnection with the grid through the DC/AC inverter. This is achieved thanks to the parallel functioning of the developed topology, which make use of moderated duty cycles, that reduces the stress in the passive and switching components, reducing potential losses. The validation of the PV inverter is performed in simulation and experimental scenarios. In the other hand, the response of the inverter facing an arc fault in the DC bus is studied by performing a series of tests where the fault is generated in strategic points of the DC side, this is possible thanks to the design and construction of an arc fault generator based in the specifications of the UL1699B norm. During the tests is observed that with the apparition of an arc fault, there is a lost in the half-wave symmetry of the AC multilevel output voltage waveform, generating even harmonics which aren't present during normal operation, only when an arc fault is present in the DC system. The monitoring of even harmonics set the direction for developing the detection technique. Since the magnitude of even harmonics in the inverter is very low, the total even harmonic distortion is employed as a base for the detection technique presented in this thesis. The effectiveness of this method is verified with a series of tests performed with different loads
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Phattanasak, Matheepot. "Étude, modélisation et mise en oeuvre de convertisseurs DC-DC isolés multiport et modulaires." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0193/document.
Abstract:
Cette thèse s'intéresse à l'architecture et à la commande des sources hybrides d'énergie électrique dont la source principale est une pile à combustible et la source auxiliaire un banc de supercondensateurs. Parmi les différentes architectures électroniques de puissance envisageables le choix s'est porté sur un convertisseur isolé multiport réalisé à partir d'un transformateur multienroulement. Chaque élément de ce dispositif (pile à combustible, supercapacités, charge) est connecté à un enroulement par un onduleur de tension. Le contrôle des échanges d'énergie s'effectue par le déphasage entre les ondes de tension délivrées par les onduleurs. L'utilisation de convertisseurs et d'un mode de commande identiques sur chaque port assure le caractère modulaire de l'ensemble. Le modèle du transformateur est établi pour N enroulements. Il est de type polygone ce qui simplifie le calcul des échanges d'énergie entre les ports. Deux méthodes de contrôle de l'ensemble du dispositif sont présentées. La première, classique, utilise un régulateur linéaire pour contrôler la puissance fournie par la pile et la tension de sortie est contrôlée via l'énergie électrostatique stockée dans la capacité de sortie. La limitation de la variation du courant délivré par la pile à combustible est effectuée en limitant la variation de la puissance d'entrée. La deuxième est basée sur le concept de platitude, les variables plates étant l'énergie stockée dans les capacités et les variables de commande les puissances échangées entre la pile et les autres ports. On a déterminé la trajectoire des sortie plates en respectant les différentes contraintes, à savoir la limitation des variation du courant délivré par la pile et la puissance maximale qu'elle délivre ainsi que le courant de charge de la capacité de sortie lors du démarrage. Dans les deux cas, les méthodes de contrôle ont été validées en modes de charge, de surcharge et de récupération par simulation numérique et expérimentalement. Plutôt que d'utiliser un convertisseur 4-port nécessitant le contrôle de 6 échanges entre ports, nous avons choisi d'étudier par simulation la mise en parallèle de deux montages 3-ports connectés sur la même source principale et la même charge. La présence de ces deux convertisseurs permet selon le point de fonctionnement considéré d'optimiser le rendement du dispositifThis thesis deals with architecture and control of hybrid electrical energy sources where the main source is a fuel cell and the auxiliary one, supercapacitors. Among the various possible power electronics architectures, an isolated multi-port converter using a multi winding transformer has been realized. Each element of the device (fuel cell, supercapacitors and load) is connected to one winding by a voltage inverter. The control of energy exchanges is performed by controlling the phase shifts between voltage waveforms delivered by inverters. The use of identical converters and control modes ensures the modular nature of the system. Transformer modeling is performed in general manner for a N-port transformer and the development of a polygon model simplifies the calculation of the energy exchanges between ports. Two control methods are presented. The first method, more conventional, uses a linear regulator to control the power delivered by the fuel cell and the output voltage is controlled via the electrostatic energy stored in the output capacitor. The limitation of the current variation delivered by the fuel cell is performed by limiting the variation of the input power. The second method is based on the concept of flatness. Energies stored in the capacitors are the flat output variables whereas the powers exchanged between the main source and the other ports are the control variables. It was then possible to determine the trajectory of the flat outputs to meet various constraints like the limitation of the current variation delivered by the fuel cell, the fuel cell maximum power, and the current of the output capacitor during startup. Both control methods have been validated in normal, overload and recovery modes by numerical simulation and experimental results. Rather than using a 4-port converter requiring control of six energy exchanges between ports, the paralleling of two 3-port converters connected to the same main source and load using simulation is studied. The presence of these two converters allows optimizing the system efficiency according to the considered operating point
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Biron, Frédéric. "Conceptions de profils d'impédances actifs pour la compensation des pertes, la réduction de taille et l'augmentation de sélectivité de structures de filtrages planaires microondes." Limoges, 2001. http://www.theses.fr/2001LIMO0026.
Abstract:
L'objectif de cette étude est de concevoir des profils d'impédance actifs microondes afin de compenser les pertes, de réduire la taille et d'augmenter la sélectivité de dispositifs de filtrages planaires. Les circuits actifs de compensation des pertes, simulant une résistance négative, sont analysés théoriquement et validés expérimentalement par la réalisation d'une inductance à pertes compensées en technologie monolithique sur Arséniure de Gallium. Une deuxième étude est consacrée à la conception d'un résonateur RLC actif en technologie MMIC. Cette étude résultant d'une collaboration avec Thalès-Systèmes Aéroportés est fondée sur l'utilisation de topologies à convertisseurs d'impédances négatives. Une étude menée avec la laboratoire d'Electronique et des Systèmes de Télécommunications montre dans une troisième partie, comment il est possible de contrôler la taille et la sélectivité d'un filtre passif planaire lorsque ce dernier est associé avec une puce active monolithique à un port présentant un profil d'impédance particulier. Enfin, une quatrième étude, portant sur l'application des profils d'impédances actifs aux structures de filtrages multinormes, termine ce travail.
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Chauvin, Alan. "Contribution à l'optimisation globale pour le dimensionnement et la gestion d'énergie de véhicules hybrides électriques basée sur une approche combinatoire." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0101/document.
Abstract:
L'hybridation des sources de puissance dans le domaine des applications embarquées s'est imposée comme une solution adéquate pour répondre aux législations environnementales et atteindre une meilleure efficacité énergétique. Toutefois, le choix dans le dimensionnement des composants et la stratégie de commande doivent répondre à un cahier des charges, souvent complexe et hétérogène, tout en limitant les coûts du système. La résolution de ce problème d'optimisation incluant de nombreuses variables peut s'avérer complexe à cause des non-linéarités présentes dans le problème formulé. Il faut donc disposer d'outils de résolution efficaces et capables de fournir une solution fiable. Dans cette thèse, nous proposons une méthode d'optimisation globale pour le dimensionnement et la commande optimale de véhicules hybrides basée sur l'optimisation combinatoire, et en particulier sur la programmation linéaire en nombres entiers (PLNE). A partir d'un problème d'optimisation non linéaire, le problème initial est reformulé en une multitude de sous-problèmes linéaires en nombres entiers sur lesquels un algorithme de Branch & Bound parallèle est exécuté. Afin de résoudre des problèmes de grande taille, un second algorithme basé sur le Branch & Cut est développé. Cette méthode est déployée pour l'étude d'un système d'alimentation hybride d'une mini-excavatrice électrique. Le problème d'optimisation, dans lequel des contraintes énergétiques et des contraintes de vieillissement sont implantées, est évalué suivant différents paramètres du cahier des charges. Enfin, cette approche est également appliquée pour l'optimisation de trajectoires d'un système multi-actionneur synchronisésHybridization of power sources for embedded applications becomes an interesting solution to respect environmental legislation and achieve a higher energy efficiency. However, the choice for components sizing and the energy management strategy need to meet specifications while reducing costs. To solve this optimization problems including several types of variables can be complex because of non linearities included in the formulated problem. Therefore the use of effective solving tools, able to provide a reliable solution, is required. In this thesis, a global optimization method is proposed for the design and the optimal control of hybrid vehicles based on combinatorial optimization, particularly on integer linear programming. From a non-linear optimization problem, the initial problem is reformulated into a multitude of integer linear sub-problems for which a parallel Branch & Bound algorithm is executed. In order to solve large-scale problems, a second algorithm based on the Branch & Cut is developed. This method is used for the study of a hybrid power supply system of a mini-excavator electric. The optimization problem, where energy constraints and aging constraints are implemented, is evaluated according to several parameters and specifications. Finally, this approach is also applied for the optimization of trajectories for a synchronized multi-actuators system
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Phattanasak, Matheepot. "Étude, modélisation et mise en oeuvre de convertisseurs DC-DC isolés multiport et modulaires." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0193.
Abstract:
Cette thèse s'intéresse à l'architecture et à la commande des sources hybrides d'énergie électrique dont la source principale est une pile à combustible et la source auxiliaire un banc de supercondensateurs. Parmi les différentes architectures électroniques de puissance envisageables le choix s'est porté sur un convertisseur isolé multiport réalisé à partir d'un transformateur multienroulement. Chaque élément de ce dispositif (pile à combustible, supercapacités, charge) est connecté à un enroulement par un onduleur de tension. Le contrôle des échanges d'énergie s'effectue par le déphasage entre les ondes de tension délivrées par les onduleurs. L'utilisation de convertisseurs et d'un mode de commande identiques sur chaque port assure le caractère modulaire de l'ensemble. Le modèle du transformateur est établi pour N enroulements. Il est de type polygone ce qui simplifie le calcul des échanges d'énergie entre les ports. Deux méthodes de contrôle de l'ensemble du dispositif sont présentées. La première, classique, utilise un régulateur linéaire pour contrôler la puissance fournie par la pile et la tension de sortie est contrôlée via l'énergie électrostatique stockée dans la capacité de sortie. La limitation de la variation du courant délivré par la pile à combustible est effectuée en limitant la variation de la puissance d'entrée. La deuxième est basée sur le concept de platitude, les variables plates étant l'énergie stockée dans les capacités et les variables de commande les puissances échangées entre la pile et les autres ports. On a déterminé la trajectoire des sortie plates en respectant les différentes contraintes, à savoir la limitation des variation du courant délivré par la pile et la puissance maximale qu'elle délivre ainsi que le courant de charge de la capacité de sortie lors du démarrage. Dans les deux cas, les méthodes de contrôle ont été validées en modes de charge, de surcharge et de récupération par simulation numérique et expérimentalement. Plutôt que d'utiliser un convertisseur 4-port nécessitant le contrôle de 6 échanges entre ports, nous avons choisi d'étudier par simulation la mise en parallèle de deux montages 3-ports connectés sur la même source principale et la même charge. La présence de ces deux convertisseurs permet selon le point de fonctionnement considéré d'optimiser le rendement du dispositifThis thesis deals with architecture and control of hybrid electrical energy sources where the main source is a fuel cell and the auxiliary one, supercapacitors. Among the various possible power electronics architectures, an isolated multi-port converter using a multi winding transformer has been realized. Each element of the device (fuel cell, supercapacitors and load) is connected to one winding by a voltage inverter. The control of energy exchanges is performed by controlling the phase shifts between voltage waveforms delivered by inverters. The use of identical converters and control modes ensures the modular nature of the system. Transformer modeling is performed in general manner for a N-port transformer and the development of a polygon model simplifies the calculation of the energy exchanges between ports. Two control methods are presented. The first method, more conventional, uses a linear regulator to control the power delivered by the fuel cell and the output voltage is controlled via the electrostatic energy stored in the output capacitor. The limitation of the current variation delivered by the fuel cell is performed by limiting the variation of the input power. The second method is based on the concept of flatness. Energies stored in the capacitors are the flat output variables whereas the powers exchanged between the main source and the other ports are the control variables. It was then possible to determine the trajectory of the flat outputs to meet various constraints like the limitation of the current variation delivered by the fuel cell, the fuel cell maximum power, and the current of the output capacitor during startup. Both control methods have been validated in normal, overload and recovery modes by numerical simulation and experimental results. Rather than using a 4-port converter requiring control of six energy exchanges between ports, the paralleling of two 3-port converters connected to the same main source and load using simulation is studied. The presence of these two converters allows optimizing the system efficiency according to the considered operating point
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Lale, Adem. "Architectures d'intégration mixte monolithique-hybride de cellules de commutation de puissance sur puces multi-pôles silicium et assemblages optimisés." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30174/document.
Abstract:
Actuellement, le module de puissance (convertisseur de puissance) standard hybride 2D est la technologie de référence qui domine le marché de la moyenne et de la forte puissance. Ce dernier se présente sous la forme d'un boitier à multi-puces discrètes. Les puces à semi-conducteur sont reliées entre elles par des faisceaux de wire-bonding (câblage par fils) pour former des cellules de commutation. La technologie d'interconnexion wire-bonding présente une grande maturité technologique, et ses modes de défaillance sont bien connus aujourd'hui. Toutefois, cette technologie est un facteur limitant en termes de performances électrique et thermomécanique, d'intégrabilité tridimensionnelle et de productivité. Ces travaux de thèse ont pour objectif de proposer et d'étudier de nouvelles architectures de convertisseurs de puissance très intégrés. Comparée à la technologie hybride, dite de référence, les architectures proposées visent à un degré d'intégration plus poussé, avec un effort d'intégration partagé et conjoint au niveau semi-conducteur (intégration monolithique) et au niveau assemblage (intégration hybride). L'intégration monolithique consiste à intégrer les interrupteurs formant les cellules de commutation dans de nouvelles architectures de puces, passant ainsi de la notion de puce dipôle à celle de macro-puce multi-pôle. L'intégration hybride repose sur le développement de nouvelles technologies de report et d'assemblage de ces macro-puces. Pour valider les trois nouvelles architectures d'intégrations proposées, la démarche a consisté dans un premier temps à étudier et valider le fonctionnement des nouvelles puces par des simulations SentaurusTM TCAD. Ensuite, les puces multi-pôles ont été réalisées en s'appuyant sur la filière IGBT disponible dans la plateforme de micro-fabrication du LAAS-CNRS. Pour finir, les puces ont été reportées sur des cartes PCB, afin de réaliser des circuits de conversions prototypes. La maille de commutation très intégrée proposée présente une inductance parasite inférieure au nanohenry, ce qui est remarquable comparée à ce qui est présenté dans l'état de l'art (env. 20 nH)Currently, the standard 2D hybrid power module (power converter) is the reference technology for the medium and high power market. This hybrid power module is a discrete multi-chip case. The semi-conductor chips are interconnected by wire-bonding to form switching cells. The wire-bonding interconnection technology is a limiting factor in terms of electrical and thermomechanical performances, three-dimensional integrability and productivity. The aim of this thesis is to study new architectures of very integrated power converters. Compared to the so-called hybrid reference technology, the proposed architectures aim at a greater degree of integration, with an integration at both the semi-conductor level (monolithic integration) and the packaging level (hybrid integration). Monolithic integration consists in integrating switching cells into new multi-terminal macro-chip architectures. Hybrid integration consists in developing of new technologies to assemble these macro-chips. To validate the different proposed integration architectures, the first step was to study and validate the operating modes of the new chips by SentaurusTM TCAD simulations. Then, the multi-terminal chips were realized in the micro and nanotechnology platform of LAAS-CNRS laboratory. Finally, the chips were bonded on PCB substrates to realize power converter circuit prototypes. The highly integrated switching loop presents a stray inductance loop lower than one nanohenry, wich is an important improvement as compared to the values reported in literature (about 20 nH)
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Da, Silva Joao Lucas. "Design and control of a multicell interleaved converter for a hybrid photovoltaic-wind generation system." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://oatao.univ-toulouse.fr/19318/7/DASILVA_JoaoLucas.pdf.
Abstract:
The solution for the generating energy derived from non-polluting sources configures a worldwide problem, which is undetermined, complex, and gradual; and certainly, passes through the diversification of the energetic matrix. Diversification means not only having different sources converted into useful energy, like the electricity, but also decentralizing the energy generation in order to fit with higher adequacy the demand, which is decentralized too. Distributed Generation proposes this sort of development but in order to increase its penetration several technical barriers must be overpassed. One of them is related to the conversion systems, which must be more flexible, modular, efficient and compatible with the different energy sources, since they are very specific for a certain area. The present study drives its efforts towards this direction, i.e. having a system with several inputs for combining different renewable energy sources into a single and efficient power converter for the grid connection. It focuses on the design and control of an 11.7 kW hybrid renewable generation system, which contains two parallel circuits of photovoltaic panels and a wind turbine. A multicell converter divided in two stages accomplishes the convertion: Generation Side Converter (GSC) and Mains Side Converter (MSC). Two boost converters responsible for the photovoltaic generation and a rectifier and a third boost, for the wind constitue the GSC. It allows the conversion to the fixed output DC voltage, controlling individually and performing the maximum power point tracking in each input. On the other side, the single-phase 4- cell MSC accomplishes the connection to the grid through an LCL filter. This filter uses an Intercell Transformer (ICT) in the first inductor for reducing the individual ripple generated by the swicthing. The MSC controls the DC-link voltage and, by doing that, it allows the power flow from the generation elements to the network.
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Zandi, Majid. "Contribution au pilotage des sources hybrides d’énergie électrique." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2010. http://www.theses.fr/2010INPL071N/document.
Abstract:
Ce mémoire traite du pilotage de systèmes hybrides de puissance électrique. Les sources principales d’énergie sont un système photovoltaïque et une pile à combustible. Les sources secondaires sont un pack de batteries et un pack de supercondensateurs. Le dimensionnement des sources secondaires est réalisé afin de gérer les transitoires de puissances et de fournir l’appoint d’énergie lorsque celle issue des sources principales est insuffisante. Les sources principales, quant à elles, fournissent l’énergie à la charge en régime permanent. Le contrôle des flux d’énergies et les asservissements de puissance utilisés dans cette thèse sont basés sur le concept de platitude des systèmes différentiels. Ils permettent d’obtenir des propriétés dynamiques élevées en asservissement et en régulation. Le superviseur, permettant de répartir la puissance entre les différents organes de stockage, est réalisé à base de contrôleur flou et assure que les supercondensateurs avec leur convertisseur d’interface sont utilisés comme filtre de puissance et apportent l’énergie en régime transitoire. En revanche, les batteries fournissent ou absorbent l'énergie sur des durées plus longuesThis thesis deals with the control of electrical hybrid system. The main sources consist in an association of photovoltaic and fuel cell system. The secondary sources are a bank of batteries and a bank of supercapacitors. The sizing of secondary sources is realized to manage the power during the transient state and provide extra energy when the power of main sources is insufficient in steady state. The main sources provide the essential energy of the electrical hybrid system during steady state. The control of energy flows and power tracking used in this thesis are based on the flatness technique. This control system allows obtaining high dynamic properties in the power tracking and the regulation of system. The supervisor for sharing the power between the different storage devices is realized thanks to a fuzzy logic controller. This controller ensures that the bank of supercapacitors with its interface converter is used as a power filter and provides the energy in transient states. However, the bank of batteries provides or absorbs the energy in longer periods especially during recovery or overload modes
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Payman, Alireza. "Contribution à la gestion d'énergie dans les systèmes hybrides multi-sources multi-charges." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL038N/document.
Abstract:
Ce mémoire propose une stratégie de contrôle sans commutation d’algorithme pour un système hybride constituée d’une pile à combustible comme source principale et d’un pack de supercondensateurs comme source auxiliaire. Trois structures de système hybride ont été étudiées. Après avoir évoqué les différentes structures des systèmes hybrides électriques et des techniques utilisées pour les contrôler, deux approches sont traitées. La première est basée sur la notion de platitude permettant d’assurer la gestion des flots d’énergie dans une source hybride et plus généralement dans un système multi sources/multi charges. La stratégie proposée repose sur la génération d’un modèle d’ordre réduit du système et la gestion des flots d’énergie via des trajectoires de référence de certaines grandeurs énergétiques du système. L’impact de ce mode de contrôle sur le dimensionnement des éléments passifs (inductances, condensateurs) de la source hybride a été expliqué. Dans la deuxième stratégie, l’énergie totale stockée dans les hacheurs est prise en compte dans l’élaboration de la commande du système multi sources/multi charges en utilisant une linéarisation entrée/sortie sur les convertisseurs des charges. Un observateur non linéaire a été proposé pour estimer la variation de la caractéristique statique de pile à combustible et permet de garantir un fonctionnement optimal du système hybride. Les architectures de puissance et les modes de commande proposés ont été validés par des résultats simulés et/ou expérimentauxThis work deals with a nonlinear control strategy of an electrical hybrid system which is composed of a fuel cell as the main source and a supercapacitor bank as the auxiliary source. Any algorithm commutation is not used in the proposed control strategy whereas the system works in different operating modes. After a review of various structures of the electrical hybrid systems and different control methods of these systems, two new approaches are developed. The first one is flatness-based method to ensure the energy management in the proposed hybrid systems and generally in a multi source / multi loads system. The proposed strategy is based on generation of a reduced-order model of the system. The energy management is carried out through the reference trajectories of the stored electrostatic energy of the system. The effect of the proposed control method on design of the system components (inductors and capacitors) is explained. In the second approach, the total energy stored in the choppers is taken into account to control the load converters of a multi-source/multi load system by use of the input/output linearization method. A nonlinear observer is proposed to estimate the variation of voltage-power output characteristic of the fuel cell which leads to an optimal performance of the hybrid system. The simulation and experimental results prove validity of the proposed control strategy
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Zandi, Majid. "Contribution au pilotage des sources hybrides d’énergie électrique." Electronic Thesis or Diss., Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2010. http://www.theses.fr/2010INPL071N.
Abstract:
Ce mémoire traite du pilotage de systèmes hybrides de puissance électrique. Les sources principales d’énergie sont un système photovoltaïque et une pile à combustible. Les sources secondaires sont un pack de batteries et un pack de supercondensateurs. Le dimensionnement des sources secondaires est réalisé afin de gérer les transitoires de puissances et de fournir l’appoint d’énergie lorsque celle issue des sources principales est insuffisante. Les sources principales, quant à elles, fournissent l’énergie à la charge en régime permanent. Le contrôle des flux d’énergies et les asservissements de puissance utilisés dans cette thèse sont basés sur le concept de platitude des systèmes différentiels. Ils permettent d’obtenir des propriétés dynamiques élevées en asservissement et en régulation. Le superviseur, permettant de répartir la puissance entre les différents organes de stockage, est réalisé à base de contrôleur flou et assure que les supercondensateurs avec leur convertisseur d’interface sont utilisés comme filtre de puissance et apportent l’énergie en régime transitoire. En revanche, les batteries fournissent ou absorbent l'énergie sur des durées plus longuesThis thesis deals with the control of electrical hybrid system. The main sources consist in an association of photovoltaic and fuel cell system. The secondary sources are a bank of batteries and a bank of supercapacitors. The sizing of secondary sources is realized to manage the power during the transient state and provide extra energy when the power of main sources is insufficient in steady state. The main sources provide the essential energy of the electrical hybrid system during steady state. The control of energy flows and power tracking used in this thesis are based on the flatness technique. This control system allows obtaining high dynamic properties in the power tracking and the regulation of system. The supervisor for sharing the power between the different storage devices is realized thanks to a fuzzy logic controller. This controller ensures that the bank of supercapacitors with its interface converter is used as a power filter and provides the energy in transient states. However, the bank of batteries provides or absorbs the energy in longer periods especially during recovery or overload modes
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Aissaoui, Jalel. "Convertisseurs hybrides à facteur de déplacement ajustable." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 1990. http://depot-e.uqtr.ca/5379/1/000589273.pdf.
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Hadjeras, Sabrina. "Hybrid control of power converters." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30087.
Abstract:
Cette thèse propose la conception de lois de commandes hybrides pour les convertisseurs électroniques de puissance. Ce nouveau type de lois de commande est basé sur l'utilisation de modèles hybrides qui capturent les comportements dynamiques macroscopiques de ces dispositifs électroniques, essentiellement leur nature hybride. Dans le contexte de la régulation des convertisseurs DC-DC ou AC-DC, en appliquant la théorie des systèmes hybrides, il est ainsi prouvé que les lois de commandes proposées assurent la stabilité de la boucle fermée ainsi que certaines performances de type LQ. Pour un onduleur en demi-pont (convertisseur DC-AC), une loi de commande hybride est proposée afin que la tension de sortie suive une référence sinusoïdale souhaitée. Dans le cas d'une charge inconnue, une loi de commande adaptative est alors couplée à la commande hybride permettant l'estimation de la charge et donc une régulation ou un suivi de trajectoire plus précis. Notons que pour obtenir une régulation ou un suivi parfait, une fréquence infinie est souvent obligatoire pour les lois de contrôle proposées, ce qui est inappropriée en pratique. Pour résoudre ce problème, une régularisation de l'espace d'état ou du temps est ajoutée à la boucle fermée assurant un temps de maintien entre deux sauts consécutifs et réduisant ainsi considérablement la fréquence de commutationThis thesis proposes the design of hybrid control laws for power electronics converters. These new type of control laws are based on some hybrid models which capture the macroscopic dynamical behaviors of such electronic devices, essentially its hybrid nature. In the context of the regulation of DC-DC or AC-DC converters, applying the hybrid dynamical theory, the proposed control laws are proved to ensure the stability of the closed loop as well as some LQ performances. For a half-bridge inverter (DC-AC converter), a hybrid control law is proposed in order that the output voltage tracks a desired sinusoidal reference. In the case of unknown load, an adaptive control law is coupled to the hybrid control allowing the estimation of the load and therefore leading to a more precise regulation or tracking. Notice that in order to achieve a perfect regulation or tracking, an infinite frequency is often mandatory for the proposed control laws, which is inappropriate in practice. To tackle this problem, a space- or time-regularization are added to the hybrid closed-loop ensuring a dwell time between two consecutive jumps and reducing thus drastically the switching frequency
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Payman, Alireza. "Contribution à la gestion d'énergie dans les systèmes hybrides multi-sources multi-charges." Electronic Thesis or Diss., Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL038N.
Abstract:
Ce mémoire propose une stratégie de contrôle sans commutation d’algorithme pour un système hybride constituée d’une pile à combustible comme source principale et d’un pack de supercondensateurs comme source auxiliaire. Trois structures de système hybride ont été étudiées. Après avoir évoqué les différentes structures des systèmes hybrides électriques et des techniques utilisées pour les contrôler, deux approches sont traitées. La première est basée sur la notion de platitude permettant d’assurer la gestion des flots d’énergie dans une source hybride et plus généralement dans un système multi sources/multi charges. La stratégie proposée repose sur la génération d’un modèle d’ordre réduit du système et la gestion des flots d’énergie via des trajectoires de référence de certaines grandeurs énergétiques du système. L’impact de ce mode de contrôle sur le dimensionnement des éléments passifs (inductances, condensateurs) de la source hybride a été expliqué. Dans la deuxième stratégie, l’énergie totale stockée dans les hacheurs est prise en compte dans l’élaboration de la commande du système multi sources/multi charges en utilisant une linéarisation entrée/sortie sur les convertisseurs des charges. Un observateur non linéaire a été proposé pour estimer la variation de la caractéristique statique de pile à combustible et permet de garantir un fonctionnement optimal du système hybride. Les architectures de puissance et les modes de commande proposés ont été validés par des résultats simulés et/ou expérimentauxThis work deals with a nonlinear control strategy of an electrical hybrid system which is composed of a fuel cell as the main source and a supercapacitor bank as the auxiliary source. Any algorithm commutation is not used in the proposed control strategy whereas the system works in different operating modes. After a review of various structures of the electrical hybrid systems and different control methods of these systems, two new approaches are developed. The first one is flatness-based method to ensure the energy management in the proposed hybrid systems and generally in a multi source / multi loads system. The proposed strategy is based on generation of a reduced-order model of the system. The energy management is carried out through the reference trajectories of the stored electrostatic energy of the system. The effect of the proposed control method on design of the system components (inductors and capacitors) is explained. In the second approach, the total energy stored in the choppers is taken into account to control the load converters of a multi-source/multi load system by use of the input/output linearization method. A nonlinear observer is proposed to estimate the variation of voltage-power output characteristic of the fuel cell which leads to an optimal performance of the hybrid system. The simulation and experimental results prove validity of the proposed control strategy
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Ben, Salah Jaâfar. "Analyse et commande des systèmes non linéaires complexes : application aux systèmes dynamiques à commutation." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00599364.
Abstract:
Ce mémoire de thèse présente deux nouvelles approches pour l'analyse et la commande des systèmes non-linéaires complexes, comme les systèmes dynamiques à commutation de la classe des convertisseurs d'énergie électrique. Ces systèmes ont plusieurs modes de fonctionnement et ont un point de fonctionnement désiré qui, en général, n'est le point d'équilibre d'aucun des modes. Dans cette classe de systèmes, la commutation d'un mode de fonctionnement à un autre est commandée selon une loi qui doit être synthétisée. Par conséquent, la synthèse de commande implique l'étude des conditions qui permettent à un cycle limite stable de s'établir au voisinage du point de fonctionnement désiré, puis de la trajectoire de commande qui permet de l'atteindre en respectant les contraintes physiques de comportement (courant maximum supporté par les composants,. . .) ou les contraintes de temps (durée minimum entre deux commutations,. . .). Le cycle limite sera qualifié d'hybride car il est composé de plusieurs dynamiques(deux dans ces travaux).La première méthode développée s'appuie sur les propriétés géométriques des champs de vecteurs et est une extension d'une partie des travaux de thèse de Manon au LAGEP. Une condition nécessaire et suffisante d'existence et de stabilité d'un cycle limite hybride composé d'une séquence de deux modes de fonctionnement dans IR2 est présentée. Ce cycle définit la région finale à atteindre par le système depuis son état initial, par une trajectoire déterminée de manière optimale selon un critère donné (durée totale, énergie dépensée, . . .). La méthode proposée est appliquée aux convertisseurs d'énergie Buck et Buck-Boost alimentant une charge résistive. Une extension à IRn a été proposée et démontrée. Elle est illustrée sur un système non-linéaire dans IR3.La deuxième méthode est développée dans IR2 et basée sur la théorie de Lyapunov, bien connue en automatique pour étudier la stabilité des systèmes non-linéaires et concevoir des commandes stabilisantes.Il s'agit de déterminer par une approche géométrique, une fonction de Lyapunov quadratique commune aux deux modes de fonctionnement du système, qui permette d'obtenir un cycle limite hybride stable le plus proche possible du point de fonctionnement désiré et une commande stabilisante directe des interrupteurs
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Hamini, Ismaël. "Méthodes de moyennisation et systemes dynamiques hybrides : application à un ensemble convertisseur-machine." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2003. http://www.theses.fr/2003INPL084N.
Abstract:
La théorie de la moyennisation apporte une première solution aux problèmes de l'analyse des systèmes dynamiques hybrides. Ces méthodes appliquées sur des systèmes variants dans le temps fournissent des modèles invariants, et de ce fait des modèles simplifiés qui permettent l'analyse des propriétés de ces systèmes, et la synthèse d'une loi de commande. Les conditions d'applicabilité, les propriétés et les limites des modèles engendrés par ces méthodes ont globalement été définies au chapitre II de cette thèse. Leur domaine de validité, leur comportement asymptotique et les relations avec les régimes permanents des solutions exactes sont des propriétés importantes qui permettent de caractériser les systèmes étudiés. Les entraînements à vitesse variable s'inscrivent largement dans le contexte des systèmes complexes pour lesquels les approches classiques d'étude de l'automatique sont vite apparues limitées à cause de leur complexité (grande dimension, mauvais conditionnement nature hybride. . . ). De très nombreux travaux de recherche sur le plan théorique et méthodologique ont été entrepris depuis le début des années 1970 pour la modélisation, l'analyse et l'organisation de la commande de ces systèmes. L'application des méthodes de moyennisation au modèle de l'ensemble << onduleur de tension-machine asynchrone » dans le cas d'une alimentation en M. L. I a permis de donner une justification rigoureuse du modèle approximatif couramment utilisé résultant de l'hypothèse : onduleur parfait. En plus de l'obtention d'un modèle moyen, cette méthode donne des informations sur la précision de l'approximation en fonction de la vitesse de la machine et permet de calculer une estimation des ondulations autour de la solution du modèle moyen. -Nous avons calculé une fonction donnant une estimation des ondulations des variables d'état du système autour des solutions du modèle moyen du premier ordre. Le modèle approximatif résultant est très précis et permet une modélisation acceptable du comportement réel de la machine asynchrone alimentée par un onduleur en mode de fonctionnement M. L. I. La prise en compte de l'aspect deux échelles de temps est également discuté dans cette thèseThe averaging theory gives a first solution to the problems of the analysis of hybrid systems. This approach applied to time varying systems leads to time invariant models that is simplified models which allow the analysis and control law design for these systems. The conditions of applicability, the properties and the limits of the models generated by these methods are defined in chapter JI of this thesis. Their field of validity, their asymptotic behavior and the relationships to steady operations of the exact solutions are important properties which make it possible to characterize the studied systems. The drives at variable speed fit largely in the context of the complex systems for which the traditional approaches quickly appeared limited because of their complexity (great dimension, bad conditioning. . . ). Many research tasks on the theoretical and methodological level were undertaken since the beginning of the years 1970 for modeling, analysis and synthesis of these systems. The application of averaging theory to PWM asynchronous machines, a typical hybrid system, is considered. A rigorous justification of the approximate modal usually used by engineers is given. Ln addition to provide an average modal, the proposed approach gives information on the precision of the approximation according to the speed of the machine and makes it possible to calculate an estimate of the variations around the solution of the average modal. A first order average modal is used to derive an estimate of these variations. This estimate is compared to the actual behavior and appears as a good approximation of the actual behavior of the PWM asynchronous machine. An extension of the proposed method to two time scale systems is also discussed
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Amghar, Bilal. "Modélisation, observabilité et commande de convertisseurs multicellulaires parallèles dans un environnement dédié." Phd thesis, Université de Cergy Pontoise, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00880757.
Abstract:
Les convertisseurs de puissance multicellulaires trouvent une place privilégiée dans le contrôle des systèmes de très forte puissance. Dans ce travail de thèse une nouvelle classe de convertisseurs de puissance est étudiée les Convertisseurs Multicellulaires Parallèles (CMP). La topologie de ces convertisseurs repose sur une association de n cellules de commutationinterconnectées par l'intermédiaire d'inductances indépendantes, appelées aussiinductances de liaison. Le CMP permet d'atteindre un courant de sortie égal à n fois le courant d'entrée du convertisseur, l'inconvénient majeur de ce type de convertisseur est le déséquilibrage des courants de branches . Dans le but de réduire et d'économiser le nombre de capteurs, nous avons proposé dans la première partie de la thèse une analyse d'observabilité spécifique à une classe de système dynamique hybride appelée Z(TN)-Observability et synthétisé un observateur hybride en utilisant l'algorithme super twisting. La deuxièmepartie du travail a été consacrée à la synthèse d'une loi de commande pour la régulation des courants de branches. En effet, le régulateur proposé est un régulateur hybride en basant sur la modélisation par réseaux de pétri de l'algorithme de contrôle. Enfin, Les deux parties théoriques sont suivies par une réalisation pratique d'un CMP à trois cellules de commutation pour valider les deux approches proposées. Les résultats expérimentaux nous ont montré les performances de l'observateur et le régulateur de courant et de tension de sortie.
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Dehghanikiadehi, Abbas. "Commande vectorielle innovante pour véhicules électriques ou hybrides." Thesis, Université Clermont Auvergne (2017-2020), 2017. http://www.theses.fr/2017CLFAC012/document.
Abstract:
Durant ces dernières années, l'intérêt pour les technologies des véhicules à faibles émissions de carbone a fait un bond important à travers l'Union européenne (UE) et au-delà, encouragé en cela par les gouvernements et les constructeurs automobiles. De grands espoirs ont été mis plus récemment dans les véhicules électriques (VE) et les véhicules électriques hybrides (VEH) en tant que technologies clés pour atténuer le changement climatique, améliorer la sécurité énergétique et favoriser une nouvelle branche de l'industrie dans le secteur automobile. Ainsi, l'électrification des transports a été considérée comme une stratégie clé pour réduire les émissions de CO2 dans le secteur des transports. Le principal défi est d’augmenter l’autonomie des véhicules (ce qui a toujours été au coeur de la concurrence des industries du transport), ainsi que la durée de vie des volumineuses et coûteuses batteries. Par conséquent, ceci indique que le rendement du convertisseur de puissance est un des points clés à développer pour les générations des véhicules électriques à venir. L’autre paramètre influant est la qualité de la tension et du courant (en particulier la suppression des harmoniques basses fréquences) qui permet de réduire la taille des filtres d'entrée et de sortie de ces convertisseurs. L'objectif de cette thèse est de parvenir à un meilleur rendement en proposant de nouvelles structures de convertisseur de puissance et des commandes vectorielles modifiées ; le choix de deux onduleurs alimentant un moteur ouvert aux deux extrémités. Après l'analyse étape par étape, modèle théorique, simulation et enfin une mise en oeuvre expérimentale, il a été constaté que les nouvelles méthodes proposées sont compétitives et peuvent s’appliquer aux cas des VEH et des VE afin d’apporter des caractéristiques supérieures en termes d’efficacité et de qualité de tension et de courantOver the last decade, the interest for low-carbon vehicle technologies has surged among both governments and automotive manufacturers across and beyond the European Union (EU). Great hopes have been put, first, on biofuel vehicles and more recently on electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs) as key technologies to mitigate climate change, enhance energy security and nurture new industry branches within the automotive sector. So electrification of vehicles has been seen as a key strategy to reduce CO2 emissions from the transport sector. The main challenge toward EVs and HEVs is to keep driving for longer distance (which has been always fields for competition among traction industries) as well as lifetime battery cells as storage system. As a result, these indicate importance of power converter efficiency as a key gate for next generations of these up-coming vehicles. The next parameter is the quality of output voltage/current (especially by suppressing low-order harmonics) to reduce the size of filtering. The aim of this thesis is to achieve better efficiency and output voltage/current Total Harmonic Distortion (THD) by proposing novel power converter and associated Pulse Width Modulation (PWM) methods while imposing modification on power converter topology. As a result, dual-inverter is proposed to supply open-end motor from both sides. To this aim, three PWM methods are suggested as: The first one, Modified Space Vector Modulation (MSVM) for dual-inverter supplied by single dc source, improves efficiency by 4-5% (while having lower switching losses), and reduces Common Mode Voltage (CMV) levels by 66%, as well. The voltage/current harmonics are analytically analyzed which shows mainly better performance. Effective switching frequency is also reduced by 66% due to the reduction of number of commutations. In the second one, Near State PWM (NSPWM) is adapted for dual-inverter supplied by single dc source in order to eliminate triplen harmonics (therefore Zero Sequence Voltage, ZSV) and improve efficiency (by 3-4%) compared to Space Vector Modulation (SVM). Additionally due to avoiding use of zero vectors, CMV is improved by 66%. While having 8 commutations instead of 12 in SVM, effective switching frequency is improved by 33%. And finally, the third proposed method deals with NSPWM for dual-inverter supplied by two isolated dc sources wherein efficiency and CMV levels show the same performance as previous one. However, in this method, voltage THD is highly reduced compared to SVM. Triplen harmonics of the output voltage are inherently suppressed by the structure. These 3 proposed methods are analytically studied and their performances are step by step simulated in Matlab/Simulink environment. Then the methods are implemented in dualinverter fed open-end motor in laboratory setup; and the results are compared with these of SVM. Finally, it is found that novel proposed methods are so competitive solutions to be applied in HEVs and EVs and bring superior efficiency and voltage/current harmonic features
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Sechel, Pierre. "L'architecture hybride des convertisseurs statiques utilisés dans le pilotage des entraînements asynchrones en traction électrique (1970-1995)." Besançon, 2004. http://www.theses.fr/2004BESA2037.
Abstract:
Les hypothèses de recherche engendrées par les présents travaux ont pour but d'étudier les phénomènes d'hybridation qui sont à l'origine des deux familles de convertisseurs statiques utilisés dans les entraînements asynchrones, à savoir les convertisseurs I et U. Les convertisseurs statiques à 2 étages qui alimentent aujourd'hui les engins - moteurs asynchrones sont l'aboutissement d'un processus complexe d'une vingtaine d'années au cours desquelles ont été progressivement combinés plusieurs développements technologiques provenant d'autres modes de traction, à l'instar des ponts redresseurs et des hacheurs, avec les onduleurs pilotés par la modulation de largeur d'impulsions. Pour autant, la densité des technologies employées dans les systèmes à double conversion ne suffit pas à expliquer la complexité des entraînements asynchrones. D'autres critères qui relèvent de l'énoncé théorique de la mécanique des solides nous aideront à comprendre pourquoi deux décennies se sont avérées nécessaires pour standardiser les systèmes de conversion et éliminer les blocages consécutifs à des préalables techniques. C'est la raison pour laquelle, l'analyse rétrospective des montages et coupes d'installation se rapportant à des applications représentatives des technologies asynchrones n'est pas dissociée des fondements théoriques qu'elle a impliqués. Médiation théorique qui souvent, fait émerger les seuls critères pertinents susceptibles d'introduire un rapport de causalité entre un choix technique et le faisceau de contraintes qui a déterminé ce choix. Dans cette optique, le travail d'analyse à entreprendre va nous conduire à investir chronologiquement le variateur de courant et ses sous-systèmes constitués de blocs redresseurs et de blocs hacheurs afin d'identifier l'influence de la tension de ligne sur les montages. Ensuite, les investigations porteront sur l'onduleur de tension et sur l'usage des lois intersectives de la modulation de largeur d'impulsions dans les fonctions de pilotage vectoriel utilisé en phase de démarrage et de pilotage scalaire au-delà de la vitesse nominale. Enfin, il conviendra d'observer les phénomènes de commutation dans la transmission du couple moteur avec un onduleur de courantThe purpose of the research hypotheses generated by this present work is to study the phenomena of hybridization which are at the origin of the two families of static converters used in asynchronous drives, i. E. I and U converters. The 2-stage static converters which today provide the supply to machines with asynchronous motors are the final result of a complex process which lasted a score of years, during which a number of technological developments originating from other methods of traction were progressively combined, after the fashion of rectifier bridges and choppers with inverters controlled by pulse-width modulation. And yet, the density of the technologies used in double conversion systems is not sufficient to explain the complexity of asynchronous drives. Other criteria which come within the province of the theoretical statement of solid mechanics will help us to understand why it took two decades to standardize the conversion systems and to get rid of the blockages resulting from technical prerequisites. This is why the retrospective analysis of circuits and sections of installation relating to applications representative of asynchronous technologies is not dissociated from the theoretical foundations which it entailed. A theoretical mediation which often brings out the only pertinent criteria which are able to introduce a relation of cause and effect between a technical decision and the set of constraints which determined this decision. Seen in this light, the analytical work which is to be undertaken will lead us to investigate chronologically the current variator and its sub-systems made up of rectifier blocks and chopper blocks in order to identify the influence of line voltage on the circuits. Then investigation will turn towards the voltage inverter and the use of the laws of intersection of pulse-width modulation in the functions of vector control used in the start-up phase and of scalar control beyond the nominal speed. Finally, observation should be undertaken of the phenomena of commutation in the transmission of motor torque with a current inverter
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Marzouk, Mounir. "Développement de chargeurs intégrés pour véhicules hybrides plug-in." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT088/document.
Abstract:
Ces travaux de thèse consistent en la conception et la réalisation d’une chaîne de tractionintégrée pour véhicule hybride plug-in. L’étude s’oriente vers une solution de convertisseur mutualisé,dans l’objectif de partager la traction et les modes chargeurs de batteries, la structure en NPC à 3niveaux est retenue. Le chargeur monophasé se base une topologie de redresseur à MLI monophaséavec trois bras entrelacés, avec l’utilisation des enroulements du moteur pour le filtrage. En chargeurtriphasé nous adaptons la topologie pour réaliser un montage en double boost triphasé. Pour chaqueconfiguration, les passifs sont dimensionnés pour répondre aux contraintes en courant BF et HF. Lecontrôle adopté se base sur les correcteurs résonants. Enfin, un prototype de 5 kW a été réalisé pourvalider les différents modes de l’application.Dans une seconde partie, nous proposons une solution de chargeur isolé sans étage continu auprimaire à double ponts actifs (DAB). La topologie est modélisée au premier harmonique et unecommande assurant l’absorption sinusoïdale est étudiée. Une configuration isolée triphasée permetl’accès aux puissances plus élevées ainsi que la réduction des ondulations de courant BF en sortieThis thesis consists on the design and realization of a plug-in hybrid vehicle integrated tractiondrive supply. The work turns to a solution of a mutualized converter, in the objective to imagine asolution which shared drive and battery chargers modes, the three-level NPC topology has beenretained. The single phase charger is based on an interleaved PWM rectifier, and motor windings areused as smoothing inductors. A double-boost PFC configuration is introduced to ensure the threephasecharger. Passives are sized in each configuration in order to take in account the whole currentconstraints (LF and HF). The PFC behavior is based on the resonant controllers. Then, a 5 kWprototype has been realized to validate the different application modes.In a second part, a single-stage isolated charger based on a Dual-Active-Bridge (DAB) isproposed. The topology is modeled to the fundamental and the PFC control law is studied. A threephaseconfiguration is simulated in order to achieve higher charging powers and to reduce batterycurrent low-frequency ripple
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Breit, Fabrice. "Contribution à l'intégration hybride de puissance : étude de l"environnement diélectrique des semiconducteurs." Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30246.
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Bâja, Mihai. "Contribution à la commande stabilisante des convertisseurs de l’électronique de puissance." Rennes 1, 2009. http://www.theses.fr/2009REN1S168.
Abstract:
Les convertisseurs de puissance en commutation sont des circuits électriques contrôlés par des interrupteurs électroniques, utilisés pour contrôler l’alimentation des circuits ou équipements électriques. Nous proposons une méthode de commande stabilisante, pour les convertisseurs continu-continu, basée sur des considérations énergétiques et utilisant une fonction de Lyapunov. La commande est générée directement sous forme booléenne. La fonction candidate de Lyapunov est unique pour les différents modes du système. Elle permet de définir une séquence de commutations qui stabilise le système autour d’une référence donnée, qui n’est pas nécessairement un point d’équilibre. Deux problématiques liées à l’implémentation d’une telle commande sont analysées : les limitations imposées par la fréquence finie de commutation des interrupteurs et l’existence et la stabilité des cycles limite qui peuvent être obtenus. Nous présentons l’implémentation de cette commande sur deux structures de convertisseurs, en simulation et sur des maquettesSwitch mode power converters are electrical circuits controlled by electronic switches that allow controlling the power supply of electrical circuits or equipments. We propose a stabilizing control method, for the control of DC-DC power converters, based on energetic considerations and using a Lyapunov function. The control is generated directly under Boolean form. The Lyapunov function candidate is unique for the different system’s modes. It allows defining a switching sequence that stabilizes the system around a reference point, which is not necessarily an equilibrium point. Two issues related to the implementation of such a control law are analysed: the limitations imposed by the switch’s finite commutation frequency, and the existence and stability of limit cycles that can be obtained. Implementations of this control law on two converter structures are presented, both in simulation and on an experimental setup
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Karim, Ouattara. "Etude des stratégies de refroidissement pour convertisseurs électroniques dans des véhicules automobiles hybrides." Grenoble INPG, 2002. http://www.theses.fr/2002INPG0100.
Abstract:
Pour repousser la limite des ressources énergétiques des véhicules électriques, la conception d'une propulsion hybride est envisagée. Pour cette motorisation, incluant à la fois une chaîne de traction thermique classique et une chaîne de traction électrique, l'utilisation commune des ressources permet de limiter le poids, le volume et le coût du véhicule. Notre travail porte sur la mise en commun du système de refroidissement pour les deux chaînes de traction. Dans ce contexte, le refroidissement de l'onduleur IGBT doit être dimensionné avec un fluide caloporteur dont la température avoisine 90ʿC. Dans la première partie de notre travail nous avons effectué le dimensionnement électrique de cet onduleur, en tenant compte des contraintes mécaniques et thermiques tout, en limitant la température de fonctionnement des IGBT à 125 ʿC. Après avoir calculé les pertes dans les semiconducteurs, nous avons abordé le dimensionnement thermique de l'ensemble en montrant les limitations du refroidissement classique iées aux performances thermiques des interfaces module/refroidisseur et solide/fluide. Pour repousser ces deux limitations, nous avons dans un second chapitre abordé les stratégies d'amélioration du transfert thermique convectif existant entre le fluide caloporteur et les parois du refroidisseur. Différentes géométries de refroidisseurs ont été étudiées et une technique d'interface poreuse a été investiguée. Enfin dans le troisième chapitre, l'intégration de refroidisseurs dans la semelle des modules a été étudiée. Dans le quatrième et dernier chapitre, nous avons synthétisé et comparé les différentes possibilités existantes pour répondre aux besoins de cette application.
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Camara, Mamadou Baïlo. "Supercondensateurs pour échange dynamique d'énergie à bord du véhicule électrique hybride : modélisation, étude des convertisseurs et commande." Besançon, 2007. http://www.theses.fr/2007BESA2060.
Abstract:
Ce sujet s'inscrit dans la continuité des travaux commencés au sein du L2ES dans le cadre du programme ECCE en partenariat avec CREEBEL qui assure le financement. La plateforme ECCE est un véhicule hybride électrique série à 4 roues indépendantes d'une puissance nominale en propulsion de 120kW électrique. La source d'énergie principale est constituée de deux moteurs diesels entraînant deux alternateurs. L'énergie électrique produite alimente les 4 moteurs électriques de traction et le reste est stocké dans le pack des batteries. Cette thèse développe les stratégies de couplage énergétique entre ce pack des batteries et les supercondensateurs afin d'assurer au véhicule une dynamique de fourniture et du stockage de l'énergie électrique. Une étude bibliographique a permis de passer en revue le bilan technologique et les applications potentielles des supercondensateurs, puis d'élaborer le modèle simplifié des supercondensateurs qui traduit fidèlement le comportement des cellules durant les phases de charge et de décharge. Différentes topologies des convertisseurs DC/DC avec des stratégies originales de gestion d'énergie électrique embarquée sont traitées. Les topologies proposées sont basées sur les convertisseurs Buck-Boost et les convertisseurs DC/AC-AC/DC à étage intermédiaire haute fréquence. Pour des raisons de coût et de la disponibilité du banc ECCE, les maquettes expérimentales des topologies ont été réalisées à l'échelle réduite ( 1/10 ). Les résultats expérimentaux obtenus ont permis de comparer les performances des topologies pour deux types de commande. La stratégie de gestion d'énergie à base des correcteurs polynomiaux (RST) est comparée à celle utilisant des correcteurs PI classiques. Ces études comparatives ont permis de choisir la meilleure topologie destinée au couplage des supercondensateurs sur le bus continu du banc ECCEThis subject is the continuity of the works started at L2ES Laboratory within the framework of ECCE program in collaboration with CREEBEL which ensures the financial support. ECCE test bench is a series electrical hybrid vehicle with 4 independent wheels and a rated power of 120kW. The main energy source consists of two diesel motors and each is coupled to one alternator. The produced energy feeds 4 electric traction motors; the remainder is stored by the batteries. This thesis presents the energy coupling strategies between these batteries and the supercapacitors to ensure dynamics in energy supply and storage for the hybrid vehicle. A bibliographical study has allowed to review technical progress and the available applications of the supercapacitors. A simplified model of supercapacitors which accurately translates the behavior of the cells during the charge and discharge is developed. Several DC/DC converters topologies with original strategies of embarked power management are developed. These topologies are based on the Buck-Boost converters and DC/AC-AC/DC converters with high frequency planar transformer. For cost raisons, the experimental test benches have been designed at a reduced scale (1/10). The experimental results obtained have allowed to compare the topologies performances for two control strategies. The polynomial control strategy (RST) is compared to classical PI correctors. These comparative studies have allowed choosing the best topology intended for the supercapacitors coupling to ECCE DC-bus
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Bou, Nader Wissam. "Méthodologie de choix et d'optimisation de convertisseurs d'énergie pour les applications chaînes de traction automobile." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM047.
Abstract:
D'importants efforts de recherche ont été investis dans l'industrie automobile sur les nouveaux carburants et les nouvelles chaînes de traction hybride électrique afin de réduire les émissions de carbone des véhicules. La consommation de carburant de ces groupes motopropulseurs hybrides dépend des performances du convertisseur d'énergie utilisé, des besoins énergétiques du véhicule, ainsi que de la stratégie de gestion énergétique déployée à bord. Cette thèse examine le potentiel de nouveaux convertisseurs d'énergie comme substitut du moteur thermique à combustion interne (ICE). Les systèmes de turbines à gaz sont considérés comme des convertisseurs d'énergie potentiel pour les chaînes de traction hybride série (SHEV), car ils offrent de nombreux avantages intrinsèques à l'automobile, tels que la capacité de fonctionner avec plusieurs carburants, la compacité, la réduction du nombre de pièces mobiles, la réduction du bruit et des vibrations. Une analyse exergo-technologique explicite est proposée pour identifier les configurations thermodynamiques réalistes. Une étude préconceptionnelle a été réalisée pour déterminer les rapports puissance/poids de ces systèmes. Un modèle SHEV est développé et les composants du groupe motopropulseur sont dimensionnés en fonction des critères de performance du véhicule. Des simulations de consommation sont effectuées sur le cycle d’homologation WLTC, en prenant en compte les besoins en énergie électrique et thermique du véhicule en plus des besoins en énergie mécanique, et en utilisant une méthode innovante d'optimisation comme stratégie de gestion de l'énergie. Le cycle turbine à gaz (avec compression refroidie, régénérateur et réchauffe durant la détente (IRReGT)) est priorisé car il offre un rendement et une densité de puissance plus élevés ainsi qu'une consommation de carburant réduite par rapport aux autres systèmes investigués. De plus, un modèle dynamique a été développé et des simulations ont été effectuées pour tenir compte de la surconsommation de carburant pendant les phases transitoires du démarrage. Des essais ont également été mis en œuvre sur certains sous-systèmes du cycle IRReGT identifié. Les résultats montrent une amélioration de la consommation de carburant avec l'IRReGT comme groupe auxiliaire de puissance par rapport à l'ICE. Par conséquent, le système IRReGT sélectionné présente un potentiel, non négligeable, qui remplacerait le moteur thermique à combustion interne dans les futures chaînes de traction hybride électriquesSignificant research efforts have been invested in the automotive industry on alternative fuels and new hybrid electric powertrain in attempt to reduce carbon emissions from passenger cars. Fuel consumption of these hybrid powertrains strongly relies on the energy converter performance, the vehicle energetic needs, as well as on the energy management strategy deployed on-board. This thesis investigates the potential of new energy converters as substitute of actual internal combustion engine in automotive powertrain applications. Gas turbine systems is identified as potential energy converter for series hybrid electric vehicle (SHEV), as it offers many automotive intrinsic benefits such as multi-fuel capability, compactness, reduced number of moving parts, reduced noise and vibrations among others. An exergo-technological explicit analysis is conducted to identify the realistic GT-system thermodynamic configurations. A pre-design study have been carried out to identify the power to weight ratios of those systems. A SHEV model is developed and powertrain components are sized considering vehicle performance criteria. Energy consumption simulations are performed on the worldwide-harmonized light vehicles test cycle (WLTC), which account for the vehicle electric and thermal energy needs in addition to mechanical energy needs, using an innovative bi-level optimization method as energy management strategy. The intercooled regenerative reheat gas turbine (IRReGT) cycle is prioritized, offering higher efficiency and power density as well as reduced fuel consumption compared to the other investigated GT-systems. Also a dynamic model was developed and simulations were performed to account for the over fuel consumption during start-up transitory phases. Tests were also performed on some subsystems of the identified IRReGT-system. Results show improved fuel consumption with the IRReGT as auxiliary power unit (APU) compared to ICE. Consequently, the selected IRReGT-system presents a potential for implementation on futur SHEVs
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Wu, Zhenwei. "Conception optimale d'un entraînement électrique pour la chaîne de traction d'un véhicule hybride électrique : Co-conception des machines électriques, des convertisseurs de puissance et du réducteur planétaire." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00838732.
Abstract:
Une nouvelle chaîne de traction dédiée à un véhicule hybride électrique de poids lourds a été développée dans ces travaux de recherche. A ce stade, la conception et l'optimisation des composants électriques de la chaîne de traction ont été étudiées, notamment les machines synchrones à aimants permanents et les onduleurs de tension associés, ainsi que le train Ravigneaux. En ce qui concerne la conception, un modèle analytique a été créé et qui permet de répondre au cahier des charges simultanément. Les différentes contraintes multiphysiques ont été prises en compte dans le modèle analytique. Ensuite, un modèle numérique via la méthode élément fini a été mise en œuvre. Le modèle numérique nous a permis de valider les performances de la machine électrique. En ce qui concerne l'optimisation, une stratégie de l'optimisation globale a été étudiée. Un exemple d'optimisation a été basé sur un système composé par deux machines électriques et deux onduleurs associés, ainsi que le train Ravigneaux. La comparaison basée sur cet exemple pour l'optimisation locale et globale nous a permis de valider l'avantage de la stratégie de l'optimisation globale. L'expérimentation a été réalisée sur un banc d'essais qui est constitué par la machine prototype et la machine de charge, les deux machines électriques ont été alimentées et pilotées par deux variateurs de fréquence. Les résultats expérimentaux nous ont permis de valider les modèles théoriques.