Dissertations / Theses on the topic 'Regulation puissance'

Cette Thèse traite de la modélisation des réseaux électriques comportant des compensateurs statiques de puissance réactive (SVC). La modélisation est basée sur des modèles d'ordre réduit utilisant la réduction par troncature des valeurs singulières de Hankel et l'identification dynamique N4Sid. Pour le cas de réseaux comportant plusieurs SVC ou composants FACTS (Flexible AC Transmission Systems), on a proposé une structure de modélisation par sous-systèmes calculée par des techniques d'ordre réduit. Ces modèles réduits permettent de calculer des lois de commande type LQG (Linear Quadratic Gaussian Regulator) et des commandes robustes d'ordre réduit qui ont des performances supérieures par rapport aux correcteurs traditionnels des SVC (commande proportionnelle). Avec la structure en sous-systèmes, on a proposé des méthodes de calcul des correcteurs décentralisés appliqués aux réseaux électriques. D'autre part, on a proposé une technique d'analyse de la robustesse des réseaux en utilisant la théorie d'analyse des valeurs singulières structurées, permettant de déterminer les frontières de stabilité basées en le calcul des fonctions de transfert de l'ensemble système-commande. Les différentes techniques développées dans le cadre de cette thèse sont appliquées à un réseau test de 11 nœuds et à un grand réseau électrique et donnent des résultats très satisfaisants
This thesis studies the modeling and analysis of power System containing static VAR compensators (SVC). Low-order models, calculated by Hankel singular-value truncation réduction and N4Sid dynamic identification, provide the foundation for the modeling and analysis techniques. For cases where many SVCs or FACTS (Flexible AC Transmission Systems) devices are installed in a power System, a new subsystem structure based on thèse low-order modeling techniques has been developed. The proposed low-order models allow the computation of low-order LQG-type (Linear Quadratic Gaussian Regulator) control laws, as well as low-order robust controls, which provide a better performance relative to traditional SVC controls (proportional type). Using the subsystem structure formulated in this thesis, methods for calculating decentralized controllers for power Systems hâve been conceived. In addition, through the use of structured singular values, a new robustness analysis technique has been developed which allows the détermination of stability boundaries through the calculation of closed-loop transfer functions. The theoretical approaches in this work hâve been applied to a test power system containing 11 nodes, as well as a larger 173-node test system

Avec l'apparition d'applications grand-public, comme le Wireless-HD, les fréquences millimétriques nécessitent l'utilisation de technologies CMOS faible coût. Cependant, avant d'être commercialisés, les transmetteurs mmW doivent être suffisamment résistants notamment à la désadaptation d'impédance entre l'amplificateur de puissance (AP) et l'antenne qui peut résulter d'un obstacle dans le champ proche de l'antenne. Une telle désadaptation d'impédance se traduit par l'apparition d'ondes stationnaires qui peuvent engendrer des dommages irrémédiables sur l'AP. Cette thèse propose une architecture innovante de régulation qui vise à protéger l'AP de telles dégradations tout en optimisant ses performances. La désadaptation d'impédance peut être évaluée en intégrant plusieurs détecteurs de puissance entre l'AP et l'antenne. Une boucle de régulation numérique peut ensuite établir une stratégie d'optimisation des performances de l'AP. Cette thèse s'intéresse particulièrement aux circuits de détection de puissance qui captent la désadaptation d'impédance de l'antenne. Réalisé en technologie CMOS 65nm de STMicroelectronics, le détecteur de puissance présente 25dB de dynamique à 60GHz et est capable de détecter jusqu'à 3 :1 de TOS. Ces détecteurs de puissance ont ensuite été intégrés dans un second circuit avec un AP et des convertisseurs (CAN & CNA). Une boucle de régulation agissant sur le gain de l'AP permet ainsi de garder une puissance de sortie constante quelle que soit l'impédance d'antenne tandis qu'une seconde boucle protège l'AP de la destruction. Cette thèse couvre également deux projets développés en parallèle de l'architecture de régulation de TOS. D'abord est proposée une nouvelle architecture de convertisseur analogique numérique logarithmique, basée sur l'architecture d'amplificateur logarithmique à compression progressive. Ensuite, une co-simulation sous ADS d'un AP RF/mmW avec sa boucle de régulation numérique permet de simuler l'AP à TOS régulé.

Les progrès techniques faits ces dernières années dans le domaine des batteries ainsi que le durcissement des normes écologiques entraînent un regain d'intérêt pour les véhicules hybrides et électriques. La possibilité d'utiliser plusieurs sources de puissance à l'intérieur d'un même véhicule conduit à remettre en question les architectures traditionnelles des véhicules et à étudier des architectures multi-sources. Après un état de l'art des architectures et des systèmes de transmission de couple, le véhicule prototype du projet VELROUE, utilisé par la suite comme moyen d'essai, est présenté. Puis, le contrôle du patinage des roues arrière du véhicule VELROUE équipé d'un moteur thermique sur le train avant et de deux moteurs électriques reliés aux roues arrière est étudié. Ensuite, différents modèles véhicules sont détaillés en vue d'analyser les transferts d'énergie au sein du système à l'aide de l'outil Bond Graph, de synthétiser des lois de commande de contrôle du patinage et de simuler le comportement du véhicule pour valider les fonctions d'anti-patinage (ASR). Une première commande de type PID qui servira de référence est dans un premier temps introduite. La contribution principale de ce travail de thèse concerne la synthèse et la mise en oeuvre de commandes non linéaires soit par retour linéarisant, soit basée sur la théorie de la platitude. Les modèles de synthèses de commande sont issus d'hypothèses classiques retenues lors des situations de vie considérées : dynamique longitudinale, pompage et tangage sur un double modèle bicyclette. Une stratégie de commande est également développée afin d'assurer la sécurité du conducteur, de réduire les besoins matériels et d'améliorer l'agrément conducteur. Enfin, les commandes non linéaires développées sont testées en simulation puis validées expérimentalement sur le véhicule VELROUE. Une comparaison de ces commandes est effectuée selon des critères énergétiques, de performances, de complexité et de coût. Ces techniques développées pour l'ASR sont étendues pour des phases de freinage récupératif (MSR), qui constitue également une originalité de ces travaux
The technical progress made during last years in the battery field and the environmental standards hardening lead to an increased interest in hybrid and electric vehicles. The possibility to use several power sources inside a vehicle leads to question the traditional vehicle architectures and to study multi-power sources architectures. After a state of the art on architectures and torque transmission systems, the VELROUE project's prototype is presented. This prototype is later used as a validation platform. Then, the rear wheels slipping control of the VELROUE vehicle which is equipped with an internal combustion engine on the front axle and with two electric motors connected to the rear wheels is studied. Next, different vehicle models are described to analyze energy transfers inside the system using Bond Graph, to synthesize anti-slipping control laws and to simulate the vehicle behavior in order to validate the anti-slipping functions (ASR). A first PID-like controller is initially introduced to serve as reference. The main contribution of this thesis deals with the synthesis and implementation of nonlinear controls either using linearizing feedback, or based on the flatness theory. The synthesis controls models come from classical hypothesis: longitudinal and vertical dynamics and pitch on a double bicycle model. A control strategy is also developed to assure driver's security, to reduce material needs and to enhance the driver approval. Finally, the nonlinear controls developed here are simulated and then experimentally validated on the VELROUE vehicle. A comparison of these commands is performed according to energy, performance, complexity and cost criteria. These control laws developed for ASR are extended to regenerative braking phases (MSR), which is also an originality of this work

Les travaux de cette thèse s'efforcent d'apporter une solution au problème persistant de grande pauvreté des lasers à fibre à modes bloqués, en termes de fonctionnalités et de flexibilité. La thèse propose une cavité laser fibrée ayant comme spécificité d'être multifonctionnelle. La cavité est dotée de composants accordables, qui apportent la flexibilité nécessaire pour réaliser des fonctions allant de la génération d’impulsions aux profils complexes (solitons, bi-solitons, tri-solitons, etc) jusqu’à la sculpture des profils d’impulsion, en passant par la régulation des puissances crête, et la régénération de profils d’intensités sévèrement dégradés. La cavité laser que nous proposons a comme spécificité d'être pilotée par un composant clé, qui est un miroir à boucle optique non-linéaire (NOLM : Nonlinear Optical Loop Mirror) multifonction. Nous avons conçu ce NOLM en apportant des modifications structurelles dans l'architecture usuelle de ce dispositif, et en lui adjoignant : une fibre compensatrice de dispersion, un filtre passe bande à bande passante accordable, et un amplificateur (précédé d'un filtre égaliseur de gain, selon le besoin). Le NOLM ainsi conçu est doté de deux paramètres manuellement accordables, à savoir: la bande passante du filtre passe bande et la puissance de pompage de l'amplificateur. Ces deux paramètres permettent de régler sa fonction de transfert, et à accroître ainsi ses fonctionnalités et sa flexibilité. Ainsi, en plus de son rôle comme élément déclencheur du blocage de modes, ce NOLM réalise des fonctions optiques essentielles telles que la régénération des profils d'intensité fortement dégradés par des phénomènes de propagation ; ce qui contribue au renforcement de la stabilité du laser. Nous démontrons également la possibilité de réguler la puissance crête des impulsions, en la verrouillant à une valeur prédéfinie. Nous montrons enfin que le laser multifonction offre la possibilité de réaliser la sculpture des profils d'impulsion, c'est-à-dire, de générer des impulsions dotées d'une puissance crête et une largeur temporelle fixés à l'avance via un réglage approprié des paramètres de contrôle du NOLM.Les applications visées par ce laser multifonction, concernent toutes les activités qui requièrent des sources d'impulsions finement accordables, tant au niveau de puissance crête des impulsions que de leur largeur temporelle. Ces activités, nombreuses dans le domaine Télécom, incluent les opérations de remise en forme des porteuses d'information, les opérations de compression ou étirement de profil d'impulsion, les diagnostics de composants optiques et contrôles non destructifs des lignes de transmission par réflectométrie
The work of this thesis strives to provide a solution to the persistent problem of poverty of mode-locked fiber lasers, in terms of functionality and flexibility. The thesis proposes a fiber-laser cavity having the specificity of being multifunctional. The cavity is equipped with tunable components, which provide the flexibility to realize functions ranging from the generation of pulses with complex profiles (solitons, bi-solitons, tri-solitons, etc.) up to the carving of pulse profiles, passing through the regulation of peak powers, and the regeneration of severely degraded intensity profiles. The laser cavity that we propose has the specificity of being controlled by a key component, which is a multifunctional nonlinear optical loop mirror (NOLM). We have designed this NOLM by making structural modifications in the usual architecture of this device, and by adding to it: a dispersion compensating fiber, a bandpass filter with tunable bandwidth, and an amplifier (preceded by a gain flattening filter, as needed) with tunable gain. These two parameters make it possible to adjust its transfer function, and thus to increase its functionalities and its flexibility. Thus, in addition to its role as a trigger for mode locking, this NOLM performs essential optical functions such as the regeneration of strongly degraded intensity profiles; which contributes to strengthening the stability of the laser.We also show the possibility of regulating the pulse peak power by locking it around a predefined value. Finally, we show that the multifunction laser offers the possibility to carve pulse profiles, that is, to generate pulses endowed with a peak power and a temporal width set in advance through an appropriate adjustment of the NOLM control parameters. The applications targeted by this multifunction laser are those requiring pulses with finely tunable peak power and temporal width. These activities, include the pulse reshaping in Telecoms, operations of compression or stretching of pulse profiles, optical component diagnostics, and non-destructive control of transmission lines

Depuis une vingtaine d'années, les grands réseaux électriques se trouvent obligés de fonctionner à pleine puissance et souvent aux limites de la stabilité. L'amélioration de la stabilité aux petites perturbations, en particulier l'amortissement des oscillations interrégionales, est donc devenue un objectif prioritaire. Les interactions entre les générateurs de différentes régions et les régulateurs utilisés nécessitent une optimisation globale de leurs performances : c'est le meilleur moyen pour assurer le comportement optimal de l'ensemble. L'objectif de ce travail est d'assurer un amortissement maximum, aussi bien des modes interrégionaux que des modes locaux, à l'aide des stabilisateurs de puissance (PSS) généralement utilisés pour l'amortissement des modes électromécaniques locaux. Pour ce faire, nous avons développé une méthode d'optimisation globale basée sur les algorithmes génétiques et une fonction multiobjectif déterminée à partir de l'analyse des valeurs propres du système. Nous avons analysé l'influence de l'augmentation progressive du nombre de variables à optimiser simultanément (paramètres, emplacement et nombre des PSSs). La méthode que nous proposons permet un réglage optimal des PSSs avec le meilleur emplacement possible et un nombre réduit de PSSs. Nous avons proposé en outre une nouvelle méthode d'optimisation utilisant des contraintes dynamiques adaptatives de l'espace de recherche afin d'améliorer les performances et la rapidité de convergence de cet algorithme. Les performances de ces méthodes d'optimisation ont été évaluées sur le réseau multimachines interconnecté New England / New York par analyse des valeurs propres du modèle linéaire du système et simulations temporelles du modèle non-linéaire originel.

Le but de ce travail est le développement d'un logiciel de CAO orienté vers l'étude de structures de convertisseurs statiques associés à leur environnement. Après une description complète du logiciel, tant sous l'aspect convivial que théorique, nous présentons un ensemble de modifications apportés au post-processeur afin de permettre à l'utilisateur d'étudier les grandeurs électriques qui l'intéresse (courants, tensions simples et composées, analyse harmonique, puissance, valeurs moyennes et efficaces. ,. ) L'implantation de la commande en Modulation de Largeur d'Impulsions met en évidence l'influence des limitations pratiques introduites dans la commande des interrupteurs. L'intégration de boucles de régulation ainsi que sa validation par la comparaison entre la simulation et un montage expérimental complète l'éventail des fonctions disponibles en permettant au logiciel de simuler le comportement d'un convertisseur dans un environnement

La thèse porte sur l'étude et la réalisation d'un cycloconvertisseur à commande entièrement numérique destine à la commande vectorielle d'une machine synchrone. Dans la première partie, après avoir brièvement rappelé les différentes structures des changeurs de fréquence, nous décrivons le cycloconvertisseur étudié et présentons les principes généraux relatifs au système de commande. La seconde partie est consacrée à la modélisation et a la simulation numérique de l'ensemble cycloconvertisseur-machine synchrone. Nous présentons les principes généraux d'une nouvelle méthodologie de modélisation des ensembles comprenant des convertisseurs à liaison directe. Par la suite, nous appliquons la méthodologie de simulation développée au système étudié. La dernière partie s'intéresse à la réalisation du système de puissance et en particulier a la formalisation et a la mise en œuvre de la commande numérique du cycloconvertisseur. Nous utilisons une méthode de conception permettant une approche globale des problèmes à résoudre, basée sur le concept de réseaux de pétri interprétés. A partir de la formalisation du cahier des charges, nous obtenons un bilan de toutes les fonctions à accomplir. Pour cela, le système est découpé en blocs fonctionnels regroupant un certain nombre de fonctions bien identifiées. Les taches élémentaires ainsi obtenues sont ensuite reparties entre diverses technologies afin d'aboutir à une solution hybride dans laquelle le microcalculateur tient un rôle dominant pour les calculs et les traitements d'algorithmes nécessaires au contrôle du système

Nous proposons dans cette thèse d’examiner les modes d’action de l’État en termes de cadrage et de contrôle de la sphère économique et financière. Cette étude nous mène à étudier le concept de régulation à travers une approche épistémologique, juridique, économique et philosophique. En ce sens, l’analyse des fonctions de gouvernement s’avère essentielle dans la mesure où nous assistons à l’évolution de la praxis régulatrice de l’État au regard des doctrines économiques et de l’architecture juridique et opérationnelle des institutions de régulation. Les fonctions de sécurisation de la sphère économique mettent en avant l’importance de l’espace complexe situé entre le régulateur et l’entité régulée. Dans ce cadre, l’étude des enjeux éthiques et l’importance du concept de contextualisation en termes de moralisation des marchés financiers impliquent la confrontation de la praxis régulatrice avec les concepts-clés de gouvernementalité, de catégorisation et de performativité. Tour à tour, gardien, régulateur et stratège, l’État est inséré, aujourd’hui à l’ère digitale, dans un monde fragmenté et global. A cet égard, la compréhension des phénomènes de «co-régulation» et «d’inter-régulation» nécessite, tout d’abord, de remettre en perspective la notion de responsabilité et d’indépendance des acteurs et des institutions. Dans cette réflexion, l’appréhension du risque par les pouvoirs publics montre certaines limites à la fois des modèles de risque et des modèles de régulation
We suggest in this thesis to examine the State’s modalities of action in terms of framing and control of the economic and financial sphere. This study leads us to study the concept of regulation through an epistemological, legal, economic and philosophical approach. De facto, the analysis of the functions of government proves to be essential insofar as we observe the evolution of the State’s regulatory praxis with regard to the economic doctrines and the legal and operational architecture of the institutions of regulation. The functions of securization of the economic sphere shed lights on the complex space between the regulator and the regulated entity. In this context, the study of ethical issues with the importance of the concept of contextualization in terms of the moralization of financial markets imply the confrontation of the regulatory praxis with key concepts as governmentality, categorization and performativity. Successively, guardian, regulator and strategist, the State is inserted, today in the digital age, in a fragmented and global world. Understanding the phenomenon of “co-regulation” and “inter-regulation” requires, first of all, putting into perspective the notion of responsibility and independence of actors and institutions. In this reflection, the apprehension of risk by public authorities underlines some limits both in risk models and in models of regulation

La numérisation systématique des systèmes de commande des machines électriques peut apporter: stabilité, évolutivité, aptitude à la communication et à l'amélioration de la sureté de fonctionnement. Cependant, les contraintes posées par ce domaine spécifique (contraintes de temps en particulier) ont limité le recours massif aux microprocesseurs. Certains composants aujourd'hui disponibles peuvent apporter des solutions intéressantes à ces problèmes. Aussi, dans un premier chapitre, la thèse présente un catalogue comparatif de ces produits: microprocesseurs, RISC, CISC, microcontroleurs, DSP, ASIC, transputers. . . Le second chapitre est une étude bibliographique donnant quelques exemples dans le domaine des machines électriques en utilisant ces différents produits. Dans le troisième chapitre, la thèse présente un circuit ASIC conçu a l'Ensem. Ce circuit a été spécialement conçu pour la commande d'un demi-pont de thyristors. Ainsi, il a été utilisé conjointement à un microcontrôleur pur la commande d'un hacheur. Le rôle du microcontrôleur est de fournir à l'ASIC le taux de modélisation désiré, compte tenu du courant et de la vitesse. Le chapitre suivant montre l'utilisation du même microcontrôleur pour la commande d'un cyclo-convertisseur. Après avoir décrit l'électronique d'interface du système, l'algorithme de commande est décrit avec la méthode marel. L'auteur montre que la puissance du microcontrôleur est suffisante pour la commande d'un cycloconvertisseur triphasé, mais pour des raisons de sureté, il recommande plutôt l'emploi d'un microcontrôleur par phase. En conclusion, il recommande pour l'avenir de ne pas hésiter à recourir aux solutions multiprocesseurs spécialisés, chaque type pouvant apporter une solution à un problème ponctuel avec des performances optimales

L'augmentation considérable ces dernières années du nombre de convertisseur sur le réseau d'alimentation se traduit par la nécessite de s'intéresser a la compatibilité entre les convertisseurs et le réseau. Le redresseur à mli est un convertisseur dont les caractéristiques lui permettent d'absorber des courants réseaux sinusoïdaux, et d'échanger de la puissance active et réactive avec le réseau. Le présent travail concerne l'étude de la modélisation et la commande de ce convertisseur ainsi que l'extension au cas d'un réseau déséquilibre. Le redresseur est contrôlé par une régulation cascade: des boucles internes régulent les courants réseaux, une boucle externe régule la tension de capacité. Les conséquences de l'apparition d'une perturbation de type creux de tension (distorsion harmonique sur les courants réseaux, oscillation a l'harmonique 2 des composantes continues) sont analysées puis simulées et vérifiées expérimentalement. Deux solutions sont étudiées: - une compensation s'appuyant sur une étude théorique du système. - la construction d'un régulateur robuste appliquant le principe du modèle interne de Wohnam et la méthode de placement de pôles par -stabilité. Les avantages obtenus permettent d'envisager une meilleure continuité de fonctionnement face aux creux de tension, un dimensionnement réduit du convertisseur, et la conservation des performances. Les domaines d'application concernes sont varies. Dans le domaine industriel, il s'agit des alimentations à bon facteur de puissance ou des procédés nécessitant le réglage du réactif

L’objet de cette thèse est l'étude des problèmes de modélisation en vue de la simulation et de la commande d'ensembles convertisseurs statiques machines synchrones de forte puissance. Concernant la simulation numérique, l'accent a été mis sur l'amélioration des modèles de machines synchrones, en général, et de machines synchrones à double étoile, en particulier, en prenant en considération la saturation magnétique. Dans cette optique, un modèle de type circuit, basé sur la représentation de Park, a été élaboré. La modélisation adoptée tient compte de l'effet croisé de saturation à partir de la seule connaissance de la caractéristique à vide et des paramètres usuels des machines. Une étude comparative entre ce modèle et le modèle classique, où la saturation est négligée a montré l'inadéquation de l'hypothèse de linéarité de la caractéristique magnétique dans l'étude de la simulation des ensembles convertisseurs statiques machines synchrones de forte puissance. Concernant l'aspect commande, le problème de la modélisation des machines électriques associées aux convertisseurs statiques, en vue de la synthèse des régulateurs de courant, a été contourné par l'introduction de techniques de contrôle non-linéaires et robustes, à savoir la commande à structure variable, en particulier le réglage par mode de glissement. Des résultats obtenus par simulation numérique ont montré la puissance de ce type de commande dans le contrôle des courants de phase dans les machines synchrones en général, particulièrement les machines synchrones polyphasées qui constituent des systèmes multivariables à ordre élevé

Les appareils multimédias portables nécessitent toujours plus d'innovation pour satisfaire les besoins des utilisateurs. Les fabricants de système-sur-puces font donc face à une forte demande en capacité de calcul jusqu'à lors réservée aux ordinateurs de bureau. Ce transfert de performance se répercute inévitablement sur la consommation de ces appareils alors que dans le même temps la capacité des batteries n'est pas en mesure de répondre à cet accroissement. De nombreux compléments matériels et logiciels sont mis en places afin d'économiser l'énergie au maximum sans toutefois dégrader les performances. La modulation de la fréquence de fonctionnement et de la tension d'alimentation est certainement la plus efficace mais reste néanmoins limitée par les coûts et les contraintes d'encombrement exigées par la taille des appareils. La réponse à un tel problème passe nécessairement par l'intégration d'une partie de l'alimentation dans la puce. La conversion DC-DC basée sur des convertisseurs à capacités commutées est prometteuse car elle permet de garder un maximum de compatibilité avec les process CMOS actuels. Cette thèse explore donc la conception d'une architecture d'alimentation utilisant des convertisseurs à capacités commutées. Un étage de puissance avec une tension d'entrée est de 1.8 V et des ratios programmables permet d'obtenir le rendement maximum pour une plage de tension de sortie allant de 0.3 à 1.2 V. La tension de sortie peut varier en fonction du point de fonctionnement requit par le système. Afin d'assurer le maximum de compatibilité avec la conception du circuit numérique à alimenter, une architecture modulaire basée sur les capacités MIM est privilégiée. Les capacités sont placées au dessus de la fonction numériques et les interrupteurs de puissance sont insérés à sa périphérie. Cette architecture permet également d'entrelacer les cellules de conversion afin de réduire l'ondulation de la tension de sortie. La fréquence de commutation du convertisseurs est communément utilisée pour réguler la tension de sortie et des stratégies de contrôles linéaires et non linéaires sont donc explorées. Un prototype de convertisseur présentant une densité de puissance de 310mW/mm2 pour un rendement de 72.5% a été fabriqué dans la technologie 28nm FDSOI de STMicroelectronics. La surface requise pour le convertisseur nécessite que 11.5% de la surface du circuit à alimenter. La méthodologie de conception du convertisseur a finalement été appliquée à un régulateur de tension dans le domaine négatif pour des applications de polarisation de caisson à basse consommation
Mobile and multimedia devices offer more innovations and enhancements to satisfy user requirements. Chip manufacturers thus propose high performances SoC to address these needs. Unfortunately the growth in digital resources inevitably increases the power consumption while battery life-time does not rise as fast. Aggressive power management techniques such as dynamic voltage and frequency scaling have been introduced in order to keep competitive and relevant solutions. Nonetheless continuing in this direction involves more disruptive solutions to meet space and cost constraints. Fully integrated power supply is a promising solution. Switched-capacitor DC-DC converters seem to be a suitable candidate to keep compatibility with the manufacturing process of digital SoCs. This thesis focuses on the design of an embedded power supply architecture using switched-capacitor DC-DC converters.Addressing a large range of output power with significant efficiency leads to consider a multi-ratio power stage. With respect to the typical digital SoC, the input voltage is 1.8 V and the converter is specified to deliver an output voltage in the 0.3-1.2 V range. The reference voltage is varying according to typical DVFS requirements. A modular architecture accommodates the digital design flow where the flying capacitors are situated above the digital block to supply and the power switches are located as an external ring. Such an architecture offers high flexibility. Interleaving strategy is considered to mitigate the output voltage ripple. Such a converter admits the switching frequency as a control variable and linear regulation and hysteretic control are analyzed. A prototype has been fabricated in 28nm FDSOI technology by STMicroelectronics. A power density of 310 mW/mm2 is achieved at 72.5% peak efficiency with a silicon area penalty of 11.5% of the digital block area. The successful design methodology has been also applied to the design of a negative SC converter for body-biasing purpose in FDSOI. Simulation results demonstrate a strong interest for low power application

Ce travail de thèse s’articule autour de la problématique du respect des gabarits spectraux d’émission imposés par les règlementations et les normes dans le domaine des émetteurs radio impulsionnels ultra-large bande. Le choix a été fait de réaliser un capteur in-situ venant extraire les informations nécessaires à une estimation sur puce de la densité spectrale de puissance. Un algorithme d’estimation embarqué peut alors permettre de détecter les gabarits violés et pouvoir rétroagir sur le dispositif. La grande diversité constatée parmi les règlementations et les normes en vigueur ainsi que dans les différentes architectures de générateurs d'impulsions a alors motivé la réalisation d'un système de calibration universel à tous les émetteurs par prise d'informations en sortie. Le manuscrit s'est alors employé à représenter une impulsion à partir de son enveloppe instantanée et de sa fréquence instantanée, ces deux grandeurs temporelles pouvant être extraites pour tout type d'impulsions. Il a été également proposé dans le chapitre une première technique de calibration basée sur la modification de l'enveloppe à des instants précis qui permet de faire rentrer le spectre dans le gabarit tout en maximisant l'occupation de celui-ci. Enfin, l'extraction de l'enveloppe instantanée et de la fréquence instantanée a été abordée en proposant une technique d'extraction par transposition de l'information en bande de base. La conception des dispositifs électroniques nécessaires a été présentée et ceux-ci ont été implémentés sur la même puce qu'un générateur d'impulsions dans le but de réaliser un démonstrateur qui a validé l'utilisation du système étudié
This thesis focusses on the power emission constraints defined by regulations and standards for every kinds of ultra-wide band impulse radio transmitters. In fact, these power emission constraints have to be respected all along the device life. Also, an integrated sensor able to extract the essential information for an on-chip estimation of the power spectral density has been realized. Then, an embedded algorithm is added to the system and detects if a power limit is broken. If necessary, it acts on the transmitter to solve the problem. In the first chapter, a large variety of power constraints shapes and several architectures of impulse generators have been observed and studied. Therefore, the aim of this thesis is to realise a calibration system which would be universal to all impulse radio transmitters. After its extraction at the output of the transmitter, information have to be downconverted in order to reduce the constraints on conversion stage but without using a local oscillator and a mixer. A model for the impulse signal based on the instantaneous envelop and on the instantaneous frequency has been proposed in the second chapter. A new calibration method based on these two signals is also presented. The last chapter concentrates on detailing the extraction of the instantaneous envelop and the instantaneous frequency. The design of the electronic devices essential to this extraction is presented and a chip has been realised and the viability of the solution shown

Aujourd'hui, l'exploitation des grands réseaux électriques est de plus en plus complexe du fait de l'augmentation de leur taille. De la présence de lignes d'interconnexion de grande longueur, de l'adoption de nouvelles techniques, de contraintes économiques, politiques et écologiques. Ces facteurs obligent les opérateurs à exploiter ces réseaux près de la limite de stabilité et de sécurité. Les situations de pays à forte croissance de consommation accroissent encore les risques d'apparition du phénomène d'instabilité. Pour éviter ce phénomène, l'étude de stabilité (de tension et des angles) est proposée dans cette thèse. Cette étude est un outil très important pour déterminer la possibilité de transfert de puissance dans le contexte de dérégulation future. Le travail de cette thèse est mené grâce à l'utilisation des techniques d'analyse statique et de simulation dynamique avec les logiciels Matlab et Eurostag. Ces techniques sont appliquées principalement au cas du grand réseau (220 et 500 kV) du Vietnam, du réseau test 500 kV BPA aux Etats Unis et à celui du Massif Central français. Dans ce travail, plusieurs techniques d'analyse statique sont présentées de façon à estimer la marge de stabilité et à identifier les lieux critiques pour la stabilité de tension. Les résultats obtenus sont conformes à l'exploitation réelle du réseau du Vietnam. Puis, la simulation dynamique permet d'étudier tous les comportements du réseau de manière plus détaillée pour n'importe quel régime de fonctionnement. Grâce à ces simulations, la réponse de chaque variable des éléments du réseau est observée; les résultats entre les mesures et les simulations sont comparés ; les composants les plus sensibles à la stabilité de tension sont identifiés ainsi que les origines de l'instabilité (de tension ou des angles). Enfin, la combinaison entre l'analyse statique et la simulation dynamique est réalisée pour tirer avantage des deux analyses. Dans certaines conditions critiques, le réseau électrique peut connaître un phénomène d'instabilité. Ce phénomène peut être évité grâce à l'application de mesures préventives et correctrices. Dans cette thèse, trois méthodes de mesures préventives sont présentées : deux méthodes classiques et une nouvelle méthode. Elles servent à diminuer les risques d'instabilité de tension en régime permanent avant ou après une perturbation en utilisant les techniques de l'optimisation du calcul de répartition de puissance. Une nouvelle méthode de mesure correctrice est également présentée dans cette thèse, elle sert à éviter l'instabilité de tension en utilisant la sensibilité des puissances active et réactive avec la tension. Les nœuds critiques, où la charge doit être délestée, sont déterminés par les analyses statiques. Enfin, les solutions, pour améliorer la stabilité (de tension et des angles) et pour éviter l'instabilité, sont données en utilisant des dispositifs de réglage modernes (FACÎS, compensateur de charge, PSS)
Today's opération of large povver Systems is continuously increasing in complexity due to size growth, to high ievel of interconnections, to the use of new techniques, and to economical, political and ecological constraints. Thèse factors lead the operators to operate thèse Systems close to their limit of stability and security. The risk of instability is increasing in case of a strongïy growing power consumption. To avoid this phenomenon, the study of stability (voltage and rotor angle) is proposed in this thesis. This study is a very signtficant mean to détermine available transfer capability (ATC) in deregulated envïronment. The work of this thesis has been conducted vvith the use of the static analysis techniques and dynamic simulation vvith Matlab and Eurostag software. Thèse techniques are applied mainly in the Vietnam povver System {220 and 500 kV), the BPA test System 500 kV in USA and the Massif Central power System in France. In this work, several static analysis techniques are presented in order to estimate the stability margin and to identify the entical areas for the voltage stability. The results obtained are in conformity with the real exploitation of Vietnam povver system. Then, dynamic simulation allows studying ail the behaviors of the system for any opérations. With thèse simulations, the response of each variable of the éléments of the system is observed; the results of measurements and simulations are compared: the components most sensitive to the voltage stability are identified as well as the origins of instability (voltage or rotor angle). In the end, the eombination between the static analysis and dynamic simulation are carried out in order to take advantage from the two analyses. Under certain critical conditions, the povver system can be affected by a phenomenon of instability. This phenomenon can be avoided by applying préventive and corrective measures. In this thesis, three methods of préventive measures are presented: two classical methods and a new method. They are used to decrease the risks of voltage instability in the steady state before or after a disturbance, by using the optimal power flow techniques (OPF). A new method of corrective measure is also presented in this thesis, it is used to avoid the voltage instability by using the sensitivity of the active and reactive power to the voltage. The critical nodes, where the load must be shed, are determined by the static analysis. In the end, several solutions, to improve stability (voltage and rotor angle) and to avoid instability. Are given by using modem reguîatory devices (FACTS, load compensation, PSS)

Ce travail de thèse présente la conception d’un convertisseur Buck 3 états pour améliorer le comportement dynamique des tensions d’alimentations des microprocesseurs. La topologie du convertisseur est dans un premier temps, implémentée en technologie IBM CMOS 180 nm pour la validation de la structure 3 états. Le prototype réalisé utilise une tension d’entrée de 3.6V et génère une tension de sortie de 0.8V à 2V. Sa réponse aux transitoires de charge ne montre que 1 à 2% de surtension prouvant ainsi l’avantage du régulateur en dynamique. Le convertisseur 3 états est dans un deuxième temps intégré en technologie 28 nm CMOS HPM (cette technologie est essentiellement utilisée pour les microprocesseurs). Les résultats des tests effectués sur le prototype réalisé confirment les performances en économie d’énergie, de surface et de réponse dynamique. Ce prototype délivre en effet 0.5 à 1.2V en sortie pour 1.8V en entrée et présente un rendement maximal de 90%. Les mesures de régulation dynamique montrent qu’il permet d’obtenir moins de 5% de bruit sur le processeur et 10 mV/ns de commutation de tensio
This thesis work consists into the design of a 3 states buck converter targeting the improvement of dynamic regulation of microprocessors supplies. The topology of the converter is, at first, implemented in IBMCMOS 180 nm technology to validate the transient performances of the3 states regulator. The prototype in 180 nm, uses an input voltage of 3.6V and outputs a voltage in the range of 0.8V to 2V. Its response to load transients shows about 1% of undershoot and 2 % of overshoot, proving a good dynamic behavior for a simple structure compared to state of the art.The 3 states converter is then integrated in 28 nm CMOS HPM (technologymostly used for microprocessors desgn). The experimental results on the prototype confirm the performances in terms of energy and area savings, aswell as dynamic response. The chip delivers 0.5V to 1.2V from a 1.8V supply,and shows a 90% peak efficiency. The measurements of dynamic regulation show less than 5% of noise on the processor supply and 10 mV/ns outputvoltage switching for DVFS purpose