Дисертації: "Chaîne de propulsion électrique"

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Alcicek, Guven. "Contribution à l'étude du vieillissement et à l'intégration des supercondensateurs dans une chaîne de propulsion électrique haute tension pour des applications véhicule électrique." Thesis, Belfort-Montbéliard, 2014. http://www.theses.fr/2014BELF0246/document.

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Les supercondensateurs présentent un intérêt grandissant pour des applications embarquées. De récentes études (Supercapacitors USA, 2013) montrent que leur intégration dans un véhicule hybridé électriquement peut contribuer à multiplier par deux la durée de vie des batteries. Cependant, leur vieillissement n’est pas totalement maîtrisé et suscite encore de nombreuses interrogations.L’étude menée dans le cadre de cette thèse aborde la problématique du vieillissement du supercondensateur, et sa mise en application dans une chaîne de propulsion électrique haute tension. Les travaux ont porté sur les modes de vieillissements accéléré par floating (tension et température constantes) et par cyclage (charge décharge à courant constant), et ont permis l’élaboration d’un protocole d’essai fiable et répétitif permettant de minimiser les perturbations lors des mesures en modes fréquentiel et continu dites respectivement AC et DC. Les études faites sur le vieillissement par floating ont permis non seulement d’aboutir à une estimation de la durée de vie des supercondensateurs mais aussi d’analyser certaines causes du vieillissement de ces éléments.Durant cette étude nous avons également intégré un pack de supercondensateurs dans une plateforme d’un véhicule électrique équipé d’un pack de batteries au lithium fer phosphate. Cette étude a permis de mettre expérimentalement en évidence l’apport des supercondensateurs lors de phases transitoires (accélération, freinage, sollicitations brusques) et la réduction induite des sollicitations dynamiques sur la batterie
Ultracapacitors present a growing interesting in at various the embedded applications. Recently published studies show that different integrations of ultracapacitor in the Hybrid Electric Vehicle (HEV) permits to increase the battery’s lifetime up to twice. In the meantime, the aging of ultracapacitor is not fully known and still waits many questions have to be responded.This thesis is studying the aging of the ultracapacitor and their integration in a HEV. The work focused on the accelerated aging in floating mode such as constant voltage and temperature and also in cycling mode such as charge-discharge for a constant current. This study permits us to find a reliable and a repeatable test protocol in order to minimize the noise during the measurement of a frequencial and a continuous mode. In the meantime, the floating mode allows to estimate the supercapacitors’ lifespan and also to determine some reasons of the aging.Besides, we have also included a pack of ultracapacitors in an EV platform based on a pack of lithium iron phosphate. The experimental test demonstrated clearly a contribution of the ultracapacitors during a transient phase (acceleration, braking, sudden stress) and the dynamic strain reduction on the battery

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Pam, Abdoulaye. "Méthodologie d’émulation pour le test de chaîne de puissance de véhicules électrifiés." Thesis, Lille 1, 2020. http://www.theses.fr/2020LIL1I027.

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L’électrification des véhicules est devenue, depuis plusieurs années, une solution incontournable pour faire face aux différents problèmes écologiques dans le transport. Ainsi des véhicules électrifiés (hybrides et électriques) sont de plus en plus mis en circulation. Des procédures de tests de leurs divers composants sont mises en place pour optimiser la conception, production et qualité de ces véhicules. L’émulation (‘‘Hardware-in-the-Loop’’ simulation) de puissance est devenue une étape importante, dans le cycle de développement des véhicules, pour la réalisation de ces différents tests. Pour diminuer les contraintes de délais et de coûts, le développement rapide d’émulateurs fiables et flexibles est nécessaire. L’objectif de cette thèse est de proposer une méthode pour la mise en œuvre d’émulateurs de puissance de chaine de traction de véhicules électrifiés pour le test de leurs ensembles fonctionnels. Le formalisme REM (Représentation Energétique Macroscopique) est utilisé comme outil d’organisation pour la synthèse des divers émulateurs de puissance. La méthodologie développée est utilisée pour tester la batterie et les entrainements électriques d’un véhicule hybride série. D’abord, une représentation unifiée du modèle de simulation énergétique du véhicule hybride série est réalisée. Ensuite, cette méthodologie est appliquée au test de la batterie du véhicule cible. Elle est enfin appliquée pour le test d’entrainements électriques. Des résultats expérimentaux sont fournis tout au long de ce mémoire pour valider ces divers émulateurs
The electrification of transportation has become, for several years, an essential solution to deal with the various ecological problems in transport. Thus, electrified vehicles (hybrid and electric) are more and more put on the road. Test procedures for their various components are organized to optimize the design, production, and quality of these vehicles. Power Hardware-in-the-Loop simulation (using power emulators) has become an important step in the vehicle development cycle for these various tests. To reduce time and cost constraints, the rapid development of reliable and flexible power emulators is necessary. The objective of this PhD thesis is to propose a method for the design of power emulators for electrified vehicles for the testing of their various functional subsystems. EMR (Energetic Macroscopic Representation) formalism is used as an organization tool for the design of the various power emulators. The methodology developed is used to test the battery and electric drives of a series hybrid electric vehicle. First, a unified representation of the energetic simulation model of the series hybrid electric vehicle is proposed. Next, the methodology is applied for the battery testing of the reference vehicle. Finally, the methodology is applied for electric drives testing. Experimental results are provided throughout this PhD thesis to validate these various power emulators

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Lochot, Christophe. "Modélisation et caractérisation des phénomènes couplés dans une chaîne de traction ferroviaire asynchrone." Toulouse, INPT, 1999. http://www.theses.fr/1999INPT013H.

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L'objectif de ce travail est de modéliser et de caractériser le comportement global des chaînes de traction ferroviaire asynchrone de la BB36000 et du TGVNG. Dans la première partie, l'auteur effectue un état de l'art sur les méthodes de mise en équation d'un système. Puis, il décrit les algorithmes utilisés dans le solveur retenu pour cette étude (SABER). Il sera ainsi abordé les méthodes spécifiques de résolution de système non-linéaire (Newton-Raphson) et celles dédiées à la simulation mixte (Calaveras). La seconde partie de ce mémoire est consacrée à la modélisation de l'ensemble de la chaîne de traction. Au niveau électrique, des modèles de MLI, d'onduleur, de machines asynchrones (linéaires et non-linéaires) sont présentés. La description de commandes vectorielles classiques, directe et indirecte, est ensuite détaillée. Au niveau mécanique, l'auteur présente la modélisation des chaînes de transmission de la BB36000 et du TGVNG. Une approche simple, mais suffisante pour cette étude, de la loi de contact est par la suite exposée. Enfin, le comportement quasi-statique de l'ensemble caisse de la locomotive et bogie termine cette partie. La troisième parie se concentre sur la caractérisation des principaux couplages existant dans une chaîne de traction complète. Il y sera développée une étude théorique de la stabilité, qui fait appel à la première approche de Lyapunov. Puis, par l'utilisation des modèles présentés dans la parite II, l'auteur caractérisera les interactions électriques-magnétiques-mécaniques présentes dans cette chaîne de traction, en introduisant de manière contrôlée des perturbations dans la simulation du système global. La caractérisation des fonctionnements dégradés (courts-circuits de l'onduleur) constituera un des éléments majeurs de cette étude. Enfin, l'auteur évoquera les structures multi-onduleurs multi-machines et donnera des éléments de comparaison pour le choix des stratégies de contrôle.

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Sadou, Ryad. "Dimensionnement sur cycle de chsînes de conversion optimales à motorisation synchrone pour des applications de drones autonomes à ailes fixes." Thesis, Nantes Université, 2022. http://www.theses.fr/2022NANU4020.

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Dans le cadre du développement d’un drone autonome à ailes fixes, la présente étude porte sur le dimensionnement optimal de la chaîne de propulsion électrique du drone incluant l’hélice, le moteur électrique et son convertisseur d’alimentation. Cette chaîne de puissance par laquelle transite jusqu’à 90 % de l’énergie consommée par le drone, a un fort potentiel en terme de gain de rendement énergétique et donc d’autonomie du drone. La prise en compte de l’intégralité du cycle de fonctionnement du drone requiert le développement d’une méthode de dimensionnement particulière, qui permet l’optimisation simultanée de la géométrie et de la commande de la machine tout en conservant un temps de calcul réduit. Cette méthode, basée sur l’utilisation de modèles analytiques, permet la prise en compte du transitoire thermique afin d’éviter un sur-dimensionnement de la machine, particulièrement avec ce type d’applications où le régime permanent thermique est rarement atteint. Dans cette étude, il a été démontré comment il était possible de prendre en compte le convertisseur d’alimentation et sa commande dès la phase de prédimensionnement de la machine, avec l’objectif de réduire la masse de la MSAP et l’ensemble des pertes {convertisseur - machine}
As part of the development of an autonomous fixed-wing UAV, the present sizing of the electric propulsion chain of the drone including the propeller, the electric motor and its power converter. This power chain, through which up to 90 % of the energy consumed by the UAV passes, represents a strong potential gain in term of energy efficiency and therefore in term of the autonomy of the UAV. Taking into account the entire operating cycle of the UAV requires the development of a particular sizing method that allows the simultaneous optimization of the geometry and the control strategy of the machine, while maintaining a reduced calculation time. This method, based on analytical models, allows the consideration of the thermal transient in order to avoid oversizing the machine, particularly with this type of application where the thermal steady state is rarely reached. In this study, it was demonstrated how it was possible to take into account the power converter and its control from the pre-sizing step of the machine, with the objective of reducing the mass of the PMSM and the losses of the {converter - machine} system

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Kaloun, Adham. "Conception de chaînes de traction hybrides et électriques par optimisation sur cycles routiers." Thesis, Centrale Lille Institut, 2020. http://www.theses.fr/2020CLIL0019.

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La conception des chaînes de traction hybrides est une tâche complexe, qui fait appel à des experts de différents domaines s'appuyant sur des compétences et des outils distincts. En plus de cela, la recherche d'une solution optimale nécessite un retour système. Cela peut être, selon la granularité des modèles de composants, très coûteux en temps de calcul. Ceci est d'autant plus vrai lorsque la performance du système est déterminée par sa commande, comme c'est le cas du véhicule hybride. En fait, différentes possibilités peuvent être sélectionnées pour fournir le couple requis aux roues pendant le cycle de conduite. Ainsi, le principal obstacle est d'atteindre l'optimalité tout en conservant une méthodologie rapide et robuste. Dans ces travaux de thèse, de nouvelles approches visant à exploiter le potentiel complet de l'hybridation sont proposées et comparées. La première stratégie est une approche bi-niveaux composée de deux blocs d'optimisation imbriqués: un processus d'optimisation des paramètres de design externe qui calcule la meilleure valeur de consommation de carburant à chaque itération en se basant sur une version améliorée de la programmation dynamique pour l'optimisation de la commande. Deux stratégies de conception systémique différentes basées sur le schéma itératif sont également proposées. La première approche est basée sur la réduction de modèle tandis que la seconde se repose sur des techniques précises de réduction de cycle. Cette dernière permet l'utilisation de modèles de haute précision sans pénaliser le temps de calcul. Une approche simultanée est ensuite mise en œuvre, qui optimise à la fois les variables de conception et les paramètres d'une nouvelle stratégie efficace à base de règles. Cette dernière permettra une optimisation plus rapide par rapport à l'optimisation directe de toutes les variables de décision. Enfin, une technique basée sur l'utilisation des méta-modèles est explorée
Designing hybrid powertrains is a complex task, which calls for experts from various fields. In addition to this, finding the optimal solution requires a system overview. This can be, depending on the granularity of the models at the component level, highly time-consuming. This is even more true when the system’s performance is determined by its control, as it is the case of the hybrid powertrain. In fact, various possibilities can be selected to deliver the required torque to the wheels during the driving cycle. Hence, the main obstacle is to achieve optimality while keeping the methodology fast and robust. In this work, novel approaches to exploit the full potential of hybridization are proposed and compared. The first strategy is a bi-level approach consisting of two nested optimization blocks: an external design optimization process that calculates the best fuel consumption value at each iteration, found through control optimization using an improved version of dynamic programming. Two different systemic design strategies based on the iterative scheme are proposed as well. The first approach is based on model reduction while the second approach relies on precise cycle reduction techniques. The latter enables the use of high precision models without penalizing the calculation time. A co-optimization approach is implemented afterwards which adjusts both the design variables and parameters of a new efficient rule-based strategy. This allows for faster optimization as opposed to an all-at-once approach. Finally, a meta-model based technique is explored

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Richard, Julien. "Développement d'une chaîne de calcul pour les interactions fluide-structure et application aux instabilités aéro-acoustiques d'un moteur à propergol solide." Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20256/document.

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Les moteurs à propergol solide sont parfois le siège d'instabilités aéroacoustiques résultant d'un couplage entre l'hydrodynamique des gaz brûlés et les modes acoustiques de la chambre de combustion. Ces instabilités se traduisent par de fortes Oscillations de Pression (ODP) dans la chambre de combustion du moteur. Ces ODP entrainent des vibrations de la structure, qui si elles venaient à dépasser certains niveaux pourraient nuire à la charge utile. Au vu du coût d'un essai, il est important de disposer d'outils permettant de prédire l'apparition de ces instabilités au moment de la conception. L'objectif de cette thèse est en premier lieu la mise au point d'une chaîne de couplage permettant d'évaluer l'impact des interactions fluide-structure sur l'amplitude des oscillations aéroacoustiques présentes au sein du propulseur. Une attention particulière est portée à l'algorithme de couplage entre les solveurs fluide et solide afin d'assurer une bonne conservation de l'énergie à l'interface fluide-structure, point clé dans l'étude d'instabilités. La chaîne numérique ainsi conçue est appliquée à une configuration réduite du moteur à propergol solide d'Ariane 5 dans le cadre de deux études. La première porte sur l'impact des vibrations de la structure sur les d'instabilités aéroacoustiques. L'effet d'un croisement de fréquences des modes propres longitudinaux de la structure et un des modes acoustiques de la chambre de combustion est traité. La seconde étude s'intéresse à l'effet des battements des protections thermiques du propulseur dans l'écoulement. Une structuration de l'écoulement et un net renforcement des ODP sont mis en évidence
Large solid propellant rocket motors may be subjected to aero-acoustic instabilities arising from a coupling between the burnt gas flow and the acoustic eigenmodes of the combustion chamber. These instabilities lead to large pressure oscillations in the combustion chamber. These pressure oscillations cause vibrations which might jeopardize the payload if they happen to be larger than a certain threshold. Given the size and cost of any single firing test or launch, it is of first importance to rely on numerical tools able to predict these instabilities so that they can be avoided at the design level. The first purpose of this thesis is to build a numerical tool in order to evaluate how the coupling of the fluid flow and the whole structure of the motor influences the amplitude of the aeroacoustic oscillations living inside the rocket. A particular attention was paid to the coupling algorithm between the fluid and the solid solvers in order to ensure the best energy conservation through the interface.The numerical chain is applied to a sub-scaled configuration of Ariane 5 solid rocket motor in two studies. The first relates to the impact of vibration of the structure on aeroacoustic instabilities. The effect of a crossover frequency between the longitudinal modes of the structure and the acoustic modes of the combustion chamber is assessed. The second study examines the effect of thermal protection oscillations in the flow. An increased of the flow organisation and a significant strengthening of pressure oscillations are highlighted

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Arab, Mohammad-Waseem. "Étude et conception d'un groupe motopropulseur électrique à faibles niveau vibratoire et sonore pour véhicule électrique. Aspects "contrôle - commande"." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112231/document.

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Dans un contexte mondial régi par de multiples facteurs économiques, énergétiques et environnementaux, la transition vers des modes de transport à zéro émission polluante semble inévitable. De ce fait, les constructeurs automobiles s’investissent de plus en plus dans le développement de groupes motopropulseurs électriques afin d’anticiper les besoins du marché. Parmi les différentes technologies de machines électriques considérées pour cette application, la Machine à Réluctance Variable à Double Saillance (MRVDS) présente des caractéristiques très attractives pour le milieu industriel.Les travaux présentés dans cette thèse visent à élaborer des solutions qui répondent aux points qui bloquent encore l’adoption de la MRVDS dans les véhicules électriques. Dans un premier temps, la commande en couple d’une MRVDS destinée à la traction électrique est analysée. En prenant en considération les exigences imposées par l’application envisagée, une stratégie de commande en couple est développée en intégrant deux méthodes complémentaires sur le plan de fonctionnement de la MRVDS choisie.Dans la deuxième partie, l’asservissement en courant est abordé. Les problématiques du contrôle propres à la MRVDS à forte dynamique de courant sont d’abord identifiées. Ensuite, deux régulateurs de courant, qui répondent à différents conditions d’implantation, sont présentés et validés par simulation.La dernière partie de cette thèse aborde le problème des à-coups d’accélération induits à basse vitesse et de leurs répercussions sur l'agrément de conduite. En effet, ce type de motorisation électrique introduit un nouvel aspect sur cette problématique. Une loi de commande anti-à-coups, composée de deux actions, est développée. Les simulations ont montré la conformité de la performance obtenue en utilisant la loi de commande proposée avec le cahier des charges industriel visé
In a global context governed by multiple economic, energetic and environmental factors, the transition towards transportation modes with zero polluting emissions seems inevitable. Hence, automotive manufacturers are investing increasingly in the development of electric powertrains in anticipation of the market needs. Among the different electric motors technologies considered for this application, the switched reluctance motor (SRM) presents attractive characteristics for the industry.The work presented in this thesis aims to elaborate solutions in response to the points still hindering the adoption of the SRM in electric vehicles. First, torque regulation of an SRM intended for an electric traction is analyzed. Taking into consideration the requirements of the application in hand, a regulation strategy is developed through the integration of two methods which complement each other over the studied SRM range of operation.In the second part, the subject of current regulation in the SRM is discussed. The issues related to current regulation in SRMs disposing of high current dynamics are firstly identified. Then, two current regulators, each adapted to different implementation conditions, are presented and validated through simulations.The last part of this thesis discusses the acceleration jerks induced at very low speeds and their repercussions on driving comfort . Indeed, electric traction introduces a new aspect on this rather classic issue. An anti-jerk control law, composed of two control actions, is developed. Simulations have shown the conformity of the performance obtained with the proposed control law with the target industrial specifications

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Kaloun, Adham. "Conception de chaînes de traction hybrides et électriques par optimisation sur cycles routiers." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2020. http://www.theses.fr/2020ECLI0019.

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Анотація:

La conception des chaînes de traction hybrides est une tâche complexe, qui fait appel à des experts de différents domaines s'appuyant sur des compétences et des outils distincts. En plus de cela, la recherche d'une solution optimale nécessite un retour système. Cela peut être, selon la granularité des modèles de composants, très coûteux en temps de calcul. Ceci est d'autant plus vrai lorsque la performance du système est déterminée par sa commande, comme c'est le cas du véhicule hybride. En fait, différentes possibilités peuvent être sélectionnées pour fournir le couple requis aux roues pendant le cycle de conduite. Ainsi, le principal obstacle est d'atteindre l'optimalité tout en conservant une méthodologie rapide et robuste. Dans ces travaux de thèse, de nouvelles approches visant à exploiter le potentiel complet de l'hybridation sont proposées et comparées. La première stratégie est une approche bi-niveaux composée de deux blocs d'optimisation imbriqués: un processus d'optimisation des paramètres de design externe qui calcule la meilleure valeur de consommation de carburant à chaque itération en se basant sur une version améliorée de la programmation dynamique pour l'optimisation de la commande. Deux stratégies de conception systémique différentes basées sur le schéma itératif sont également proposées. La première approche est basée sur la réduction de modèle tandis que la seconde se repose sur des techniques précises de réduction de cycle. Cette dernière permet l'utilisation de modèles de haute précision sans pénaliser le temps de calcul. Une approche simultanée est ensuite mise en œuvre, qui optimise à la fois les variables de conception et les paramètres d'une nouvelle stratégie efficace à base de règles. Cette dernière permettra une optimisation plus rapide par rapport à l'optimisation directe de toutes les variables de décision. Enfin, une technique basée sur l'utilisation des méta-modèles est explorée
Designing hybrid powertrains is a complex task, which calls for experts from various fields. In addition to this, finding the optimal solution requires a system overview. This can be, depending on the granularity of the models at the component level, highly time-consuming. This is even more true when the system’s performance is determined by its control, as it is the case of the hybrid powertrain. In fact, various possibilities can be selected to deliver the required torque to the wheels during the driving cycle. Hence, the main obstacle is to achieve optimality while keeping the methodology fast and robust. In this work, novel approaches to exploit the full potential of hybridization are proposed and compared. The first strategy is a bi-level approach consisting of two nested optimization blocks: an external design optimization process that calculates the best fuel consumption value at each iteration, found through control optimization using an improved version of dynamic programming. Two different systemic design strategies based on the iterative scheme are proposed as well. The first approach is based on model reduction while the second approach relies on precise cycle reduction techniques. The latter enables the use of high precision models without penalizing the calculation time. A co-optimization approach is implemented afterwards which adjusts both the design variables and parameters of a new efficient rule-based strategy. This allows for faster optimization as opposed to an all-at-once approach. Finally, a meta-model based technique is explored

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Sarrazin, Benoît. "Optimisation d'une chaîne de traction pour véhicule électrique." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00808946.

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Анотація:

Les éléments constituant la chaîne de traction sont le plus souvent dissociés et indépendants entre eux (pack de batteries, convertisseur de traction et moteur). L'utilisation des convertisseurs en cascade en tant que convertisseurs de traction a été le coeur de ces travaux de thèse. Les performances énergétiques des convertisseurs en cascade et de l'onduleur de tension classique ont été comparées sur un cycle de conduite normalisé pour différentes configurations sur les convertisseurs de puissance (niveaux de tension mis en jeu dans la chaîne de traction, variation du nombre d'onduleurs connectés en série pour les convertisseurs en cascade et variation du nombre de semi-conducteurs en parallèle pour réaliser la fonction des interrupteurs de puissance dans les convertisseurs). D'autres convertisseurs d'électronique de puissance sont nécessaires pour le bon fonctionnement d'un véhicule électrique. L'un de ces convertisseurs est le chargeur de batteries qui puise l'énergie du réseau électrique pour venir recharger les batteries du véhicule. Un autre est le système de monitoring des batteries qui permet d'assurer un équilibrage et un état de charge uniforme entre les différentes cellules qui composent le pack de batteries du véhicule. Dans une optique de mutualisation de fonction du convertisseur de puissance, les convertisseurs en cascade ont été étudiés pour assurer les fonctions de charge et d'équilibrage lorsque la traction du véhicule n'est pas utilisée.

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Sarrazin, Benoît. "Optimisation d'une chaîne de traction pour véhicule électrique." Thesis, Grenoble, 2012. http://www.theses.fr/2012GRENT117/document.

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Les éléments constituant la chaîne de traction sont le plus souvent dissocies et indépendants entre eux (pack de batteries, convertisseur de traction et moteur). L'utilisation des convertisseurs en cascade en tant que convertisseurs de traction a été le cœur de ces travaux de thèse. Les performances énergétiques des convertisseurs en cascade et de l'onduleur de tension classique ont été comparées sur un cycle de conduite normalisé pour différentes configurations sur les convertisseurs de puissance (niveau de tension mis en jeu dans la chaîne de traction, variation du nombre d'onduleurs connectés en série pour les convertisseurs en cascade et variation du nombre de semi-conducteurs en parallèle pour réaliser la fonction des interrupteurs de puissance dans les convertisseurs). D'autres convertisseurs d'électronique de puissance sont nécessaires pour le bon fonctionnement d'un véhicule électrique. L'un de ces convertisseurs est le chargeur de batteries qui puise l'énergie du réseau électrique pour venir recharger les batteries du véhicule. Un autre est le système de monitoring des batteries qui permet d'assurer un équilibrage et un état de charge uniforme entre les différentes cellules qui composent le pack de batteries du véhicule. Dans une optique de mutualisation de fonction du convertisseur de puissance, les convertisseurs en cascade ont été étudiés pour assurer la fonction de chargeur et d'équilibreur lorsque la traction du véhicule n'est pas utilisée
The elements that can be found in traction chain are usually separate and independent between them (battery pack, traction converter and motor). The use of cascaded inverter in order to drive the vehicle has been the heart of this thesis. The energy performance of cascaded inverter and classical voltage source inverter were compared on a standardized driving cycle for different power converters configurations (voltage level for the traction chain, variation of the number serial inverter for cascaded H-bridge and different number of semiconductors in parallel to do the function of the power switches in converters). Other power electronic converters are necessary for the electrical vehicle. One of these converters is the battery charger which tranfer energy from the network to the vehicle's batteries. Another is the battery monitoring system that ensures a balance and uniform state between the different cells which make up the battery pack of the vehicle. With an objective of increasing the function of the power converter, cascaded H-bridge have been designed to provide the function of charger and balance the battery cell when the traction chain of the vehicle is not used

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Bourguet, Salvy. "Contribution à l'étude de l'influence du réseau de distribution d'un navire tout électrique sur sa signature électromagnétique." Nantes, 2004. http://www.theses.fr/2004NANT2104.

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Les installations électriques des navires à passagers et de marchandises ne cessent de se développer avec l'emploi généralisé de la propulsion électrique et l'introduction massive de convertisseurs de puissance. Dans le cas de navires militaires, cette augmentation de la puissance électrique installée ne doit pas compromettre sa " discrétion ", notamment par une signature électromagnétique non contrôlée. Tout en mettant en évidence la circulation de courants ainsi que la présence de tensions en basse fréquence sur le réseau de distribution, l'étude se concentre essentiellement sur les systèmes de propulsion et vise à déterminer les sources de telles perturbations. Une analyse à l'aide de fonctions de commutation permet de mettre en évidence des perturbations basses fréquences dans les différents éléments du système de propulsion. Deux types de convertisseurs sont abordés : commutateurs de courant et onduleurs de tension. Ces montages génèrent des perturbations interharmoniques liées au réseau et à la fréquence de pilotage du moteur de propulsion. Celles-ci sont prévisibles selon les convertisseurs la structure de propulsion (couplages des transformateurs, enroulements statoriques du moteur). Des mesures réalisées à bord de plusieurs navires tout électriques équipés de ces convertisseurs de propulsion valident cette approche. La simulation numérique est utilisée en vue d'avoir un outil de prévision des perturbations des systèmes de propulsion de navires. Toujours par une approche expérimentale, une description des différents courants de fuite provenant d'installations particulières est proposée. La mesure du rayonnement électromagnétique émis par un navire tout électrique de croisière est ensuite présentée et analysée, montrant l'influence des fréquences des sources d'alimentation à bord
Electrical installations aboard passenger and goods vessels keep developing with a more and more frequent use of electric propulsion and the massive introduction of power converters. As far as military ships are concerned the increase of the aboard electrical power must not compromise its 'discretion', especially due to an uncontrolled electromagnetic signature. In enhancing the circulation of currents as well as the presence of voltage in a low frequency range within the distribution network, this study mainly focuses on propulsion systems and aims at finding the sources of such perturbations. A commutation functions based analysis allows to reveal low frequency perturbations in the different parts of the propulsion system. Two kinds of converters are dealt with: current source inverters and voltage source inverters. Both of these drives generate network and propulsion motor driving frequency dependent interharmonic perturbations. These ones are foreseeable according to the kind of converter and to propulsion structure (coupling of the transformers, propulsion motors stator windings). Some measures recorded aboard several all electric ships equipped with this kind of propulsion converters validate this approach. Numeric simulation is used and developed in order to have a tool to predict the perturbations within the propulsion systems and the distribution networks of the electrical ships. Subsequently, in an experimental approach, this work puts forward a description of the different leakage currents coming from several installations. The measure of the electromagnetic signature transmitted by an all electric cruise hip is presented and analysed, showing the influence of the frequencies of the electrical sources onboard

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Rolland, Frédéric. "Simulation et optimisation paramétrique de la chaîne de motorisation d'un véhicule électrique." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2011. http://hdl.handle.net/11143/5948.

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La multiplication des véhicules électriques au détriment de ceux à moteur à combustion interne contribue grandement à la sauvegarde de notre milieu de vie. Une conception intelligente peut pallier certains de leurs défauts actuels comme l’autonomie. Les travaux de cette maîtrise portent sur l’optimisation de la motorisation, de la chaîne de transmission et de la batterie de tels véhicules. Dans un premier temps, plusieurs simulateurs de déplacement longitudinal de véhicules électriques ont été développés sous Simulink© en utilisant l’approche dynamique et quasi-statique. Ensuite, des scripts d’explorations systématiques, codés sous Matlab© permettent d’observer l’influence de plusieurs paramètres sur trois objectifs. Le premier est la mesure du temps d’accélération, le second la vitesse maximale et le dernier l’autonomie. Un cas particulier est également traité afin d’illustrer l’efficacité de ces outils lors de la conception de véhicules électriques.

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Shraif, Mohamed Firas. "Optimisation et mesure de chaîne de conversion d'énergie photovoltaïque en énergie électrique." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30168.

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Anah, Joshua. "La bioimpédance électrique : techniques d'acquisition et chaîne de mesure destinée à l'imagerie d'impédance." Toulouse 3, 1991. http://www.theses.fr/1991TOU30125.

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Le chapitre 1 rappelle les proprietes dielectriques du tissu biologique qui s'expriment macroscopiquement par une impedance electrique complexe. Les principaux modeles (fricke, philippson, cole) qui permettent de representer l'impedance tissulaire grace a des reseaux de resistances et de capacites sont presentes. Les comportements actif et reactif sont exprimes respectivement par la conductivite et par la constante dielectrique qui sont des grandeurs specifiques dependant de la frequence. Le modele de cole-cole est presente. Il permet d'expliquer les spectres de la constante dielectrique et la conductivite tissulaire grace aux parametres intrinseques pertinents lies aux structures histologiques. La detection des carcinomes mammaires est donnee en exemple pour montrer l'interet de ce modele. Le chapitre 2 presente la technique de mesure utilisee et analyse les differentes sources d'erreurs de mesures. Le phenomene de polarisation d'electrode est aborde. Le principe de la technique d'imagerie d'impedance, ses differents modes de fonctionnement ainsi que les contraintes associees sont ensuite presentes. Ces donnees permettent d'etablir un cahier des charges pour le systeme d'acquisition. Le chapitre 3 decrit la partie du systeme d'acquisition qui permet d'injecter un courant dans le corps examine et de transmettre, a la chaine de mesure, le potentiel peripherique resultant. Le chapitre 4 presente la chaine de mesure utilisee et analyse l'amplificateur differentiel, le compresseur de dynamique semi-numerique et le demodulateur synchrone qui permettent d'extraire le signal d'impedance. L'interface, entre le systeme d'acquisition et l'ordinateur qui assure le controle de l'acquisition et le traitement du signal d'impedance, est egalement decrite. Le chapitre 5 presente les caracteristiques reelles du systeme d'acquisition et, a partir des imperfections du systeme qui n'ont pu etre annulees, analyse les differentes sources d'erreur qui limitent sa precision

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Bailly, Guillaume. "Simulation multi-domaines d'un système de propulsion hybride électrique sous l'environnement Matlab/Simulink." Mémoire, École de technologie supérieure, 2006. http://espace.etsmtl.ca/521/1/BAILLY_Guillaume.pdf.

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Le projet de recherche consiste à modéliser et simuler un système multi-domaines complexe sous un unique environnement de travail. Ce système intégrant une partie commande, une partie électrique et une partie mécanique. En effet, la simulation numérique est devenue une tâche incontournable lors de la conception de tout nouveau système et dont l'objectif est la réduction de prototypes et la réduction du temps de la phase de conception. Cet objectif ne peut être complété que par l'utilisation d'outils logiciels adaptés qui sont basés sur la complémentarité entre les différents domaines. C'est pourquoi, ce projet est réalisé sous l'environnement Matlab/Simulink possédant plusieurs modules dédiés aux systèmes mécaniques, électriques et leurs commandes. Afin de se familiariser avec l'environnement Matlab/Simulink, le premier système modélisé est celui de la bobineuse. Ce système que l'on retrouve notamment dans l'industrie papetière consiste à contrôler le couple d'un moteur électrique. Ce dernier entraînant une bobine dont l'inertie et la masse varient à mesure que le papier s'enroule. La seconde étude porte sur le système de transmission d'un véhicule hybride électrique basé sur celui de la Toyota Prius (THS II). Ce système possède en plus de sa source d'énergie primaire provenant du moteur à combustion, une source d'énergie électrique délivrée par une batterie. Le système hybride de la Toyota Prius possède une architecture appelée série/parallèle. Ce système possède un moteur thermique (ou moteur à essence) et deux moteurs électriques. Selon le mode de fonctionnement désiré, le moteur thermique fournit sa puissance mécanique aux roues et/ou entraîne une génératrice permettant d'alimenter le moteur électrique. Ce dernier délivrant alors un couple aux roues. Le moteur électrique pouvant être alimenté par la génératrice et/ou par la batterie. Un système de répartition de la puissance (train planétaire épicycloïdal) permet de diviser la puissance mécanique du moteur thermique entre les roues et la génératrice de façon à utiliser chaque moteur dans sa plage de haut rendement et ainsi augmenter le rendement énergitique du véhicule. Les résultats montrent que les comportements du système mécanique et du système électrique pour chacun des modes de fonctionnement (démarrage, conduite normale, forte accélération, freinage, recharge de la batterie) sont respectés et les caractéristiques dynamiques du véhicule (accélération, vitesse) sont proches de celles rencontrées dans la réalité. Le modèle montre de plus, la complémentarité des outils logiciels de Matlab/Simulink pour simuler des systèmes électromécaniques complexes.

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Lebreux, Normand. "Système de propulsion électrique pour véhicule de proximité utilisant un moteur à induction." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 2002. http://depot-e.uqtr.ca/4057/1/000102235.pdf.

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Gazzino, Clément. "Stratégies de maintien à poste pour un satellite géostationnaire à propulsion tout électrique." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30001/document.

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Анотація:

Pour mener à bien leur mission, les satellites de télécommunications doivent rester à la verticale d'un même point de la Terre, sur une orbite dite géostationnaire, pour laquelle la période de révolution des satellites sur leur orbite est identique à la période de rotation de la Terre sur elle-même. Cependant, à cause des perturbations orbitales, les satellites tendent à s'en éloigner, et il est alors nécessaire de concevoir des stratégies de commande pour les maintenir dans un voisinage de cette position de référence. Du fait de leur grande valeur de poussée, les systèmes à propulsion chimique ont largement été utilisés, mais aujourd'hui les systèmes à propulsion électrique avec leur grande impulsion spécifique sont des alternatives viables pour réduire la masse d'ergols du satellite, et ainsi le coût au lancement, ou allonger la durée de vie du satellite, ce qui permettrait de limiter l'encombrement dans l'espace. Cependant, l'utilisation d'un tel système propulsif induit des contraintes opérationnelles issues en partie du caractère limité de la puissance électrique disponible à bord. Ces contraintes sont difficiles à prendre en compte dans la transcription du problème de maintien à poste en un problème de contrôle optimal à consommation minimale avec contraintes sur l'état et le contrôle. Ce manuscrit propose deux approches pour résoudre ce problème de commande optimale. La première, basée sur le développement et l'exploitation de conditions nécessaires d'optimalité, consiste à découper le problème initial en trois sous-problèmes pour former une méthode de résolution à trois étapes. La première étape permet de résoudre un problème de maintien à poste expurgé des contraintes opérationnelles, tandis que la deuxième, initialisée par le résultat de la première, produit une solution assurant le respect de ces dernières contraintes. La troisième étape permet d'optimiser la valeur des instants d'allumage et d'extinction des propulseurs dans le cadre du formalisme des systèmes à commutation. La seconde approche, dite " directe ", consiste à paramétrer le profil de commande par une fonction binaire et à le discrétiser sur l'horizon temporel de résolution. Les contraintes opérationnelles sont ainsi facilement transcrites en contraintes linéaires en nombres entiers. Après l'intégration numérique de la dynamique, le problème de contrôle optimal se résume à un problème linéaire en nombres entiers. Après la résolution du problème de maintien à poste sur un horizon court d'une semaine, le problème est résolu sur un horizon long d'un an par résolutions successives sur des horizons courts d'une durée de l'ordre de la semaine. Des contraintes de fin d'horizon court doivent alors être ajoutées afin d'assurer la faisabilité de l'enchaînement des problèmes sur l'horizon court constituant le problème sur l'horizon long
Geostationary spacecraft have to stay above a fixed point of the Earth, on a so-called geostationary Earth orbit. For this orbit, the orbital period of the spacecraft is equal to the rotation period of the Earth. Because of orbital disturbances, spacecraft drift away their station keeping position. It is therefore mandatory to create control strategies in order to make the spacecraft stay in the vicinity of the station keeping position. Due to their high thrust capabilities, chemical thrusters have been widely used. However nowadays electric propulsion based thrusters with their high specific impulse are viable alternative in order to decrease the spacecraft mass or increase its longevity. The use of such a system induce the necessity to handle operational constraints because of the limited on-board power. These operational constraints are difficult to take into account in the mathematical transcription of the station keeping problem in an optimal control problem with control and state constraints. This thesis proposed two techniques in order to solve this optimal control problem. The first one is based on the computation of first order necessary conditions and consists in decomposing the overall problem in three sub-problems, leading to a three-step decomposition method. The first step solves an optimal control problem without the operational constraints. The second steps enforces these operational constraints thanks to dedicated equivalence schemes and the third one optimises the switching times of the control profile thanks to a method borrowed from the switched systems theory. The second proposed method consists in parametrising the on-off control profile with binary functions. After a time discretisation of the station keeping horizons, the operational constraints are easily recast as linear constraints on integer variables, the dynamics is numerically integrated and the station keeping problem is recast as a mixed integer linear programming problem. After the resolution of the problem over a short time horizon of one week, the station keeping problem is solved over a long time horizon of one year. To this end, the long time horizon is split in shorter horizons over which the problem is successively solved. End-of-cycle constraints have been set up in order to ensure the feasibility of the solution one short horizon after another

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Roy, Simon, and Simon Roy. "Conception optimale d'une chaîne de traction électrique pour une voiture de type Formule SAE." Master's thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27117.

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Анотація:

Tableau d'honneur de la FÉSP
Tableau d'honneur de la FÉSP
La Formule SAE (Society of Automotive Engineers) est une compétition étudiante consistant en la conception et la fabrication d'une voiture de course monoplace. De nombreux événements sont organisés à chaque année au cours desquels plusieurs universités rivalisent entre elles lors d'épreuves dynamiques et statiques. Celles-ci comprennent l'évaluation de la conception, l'évaluation des coûts de fabrication, l'accélération de la voiture, etc. Avec plus de 500 universités participantes et des événements annuels sur tous les continents, il s'agit de la plus importante compétition d'ingénierie étudiante au monde. L'équipe ULaval Racing a participé pendant plus de 20 ans aux compétitions annuelles réservées aux voitures à combustion. Afin de s'adapter à l'électrification des transports et aux nouvelles compétitions destinées aux voitures électriques, l'équipe a conçu et fabriqué une chaîne de traction électrique haute performance destinée à leur voiture 2015. L'approche traditionnelle employée pour concevoir une motorisation électrique consiste à imposer les performances désirées. Ces critères comprennent l'inclinaison maximale que la voiture doit pouvoir gravir, l'autonomie désirée ainsi qu'un profil de vitesse en fonction du temps, ou tout simplement un cycle routier. Cette approche n'est malheureusement pas appropriée pour la conception d'une traction électrique pour une voiture de type Formule SAE. Ce véhicule n'étant pas destiné à la conduite urbaine ou à la conduite sur autoroute, les cycles routiers existants ne sont pas représentatifs des conditions d'opération du bolide à concevoir. Ainsi, la réalisation de ce projet a nécessité l'identification du cycle d'opération routier sur lequel le véhicule doit opérer. Il sert de point de départ à la conception de la chaîne de traction composée des moteurs, de la batterie ainsi que des onduleurs de tension. L'utilisation d'une méthode de dimensionnement du système basée sur un algorithme d'optimisation génétique, suivie d'une optimisation locale couplée à une analyse par éléments-finis a permis l'obtention d'une solution optimale pour les circuits de type Formule SAE. La chaîne de traction conçue a été fabriquée et intégrée dans un prototype de voiture de l'équipe ULaval Racing lors de la saison 2015 afin de participer à diverses compétitions de voitures électriques.
La Formule SAE (Society of Automotive Engineers) est une compétition étudiante consistant en la conception et la fabrication d'une voiture de course monoplace. De nombreux événements sont organisés à chaque année au cours desquels plusieurs universités rivalisent entre elles lors d'épreuves dynamiques et statiques. Celles-ci comprennent l'évaluation de la conception, l'évaluation des coûts de fabrication, l'accélération de la voiture, etc. Avec plus de 500 universités participantes et des événements annuels sur tous les continents, il s'agit de la plus importante compétition d'ingénierie étudiante au monde. L'équipe ULaval Racing a participé pendant plus de 20 ans aux compétitions annuelles réservées aux voitures à combustion. Afin de s'adapter à l'électrification des transports et aux nouvelles compétitions destinées aux voitures électriques, l'équipe a conçu et fabriqué une chaîne de traction électrique haute performance destinée à leur voiture 2015. L'approche traditionnelle employée pour concevoir une motorisation électrique consiste à imposer les performances désirées. Ces critères comprennent l'inclinaison maximale que la voiture doit pouvoir gravir, l'autonomie désirée ainsi qu'un profil de vitesse en fonction du temps, ou tout simplement un cycle routier. Cette approche n'est malheureusement pas appropriée pour la conception d'une traction électrique pour une voiture de type Formule SAE. Ce véhicule n'étant pas destiné à la conduite urbaine ou à la conduite sur autoroute, les cycles routiers existants ne sont pas représentatifs des conditions d'opération du bolide à concevoir. Ainsi, la réalisation de ce projet a nécessité l'identification du cycle d'opération routier sur lequel le véhicule doit opérer. Il sert de point de départ à la conception de la chaîne de traction composée des moteurs, de la batterie ainsi que des onduleurs de tension. L'utilisation d'une méthode de dimensionnement du système basée sur un algorithme d'optimisation génétique, suivie d'une optimisation locale couplée à une analyse par éléments-finis a permis l'obtention d'une solution optimale pour les circuits de type Formule SAE. La chaîne de traction conçue a été fabriquée et intégrée dans un prototype de voiture de l'équipe ULaval Racing lors de la saison 2015 afin de participer à diverses compétitions de voitures électriques.
The Formula SAE (Society of Automotive Engineers) is a student engineering competition for which students design, build and race a single-seater racing car. Multiple events are organized every year during which the teams can compete against other universities. With more than 500 teams participating worldwide, it is the biggest student engineering competition in the world. The tests include the evaluation of the design, production costs, acceleration of the car, etc. The ULaval Racing team participated during more than 20 years at the annual Michigan competition reserved for internal combustion racecars. In order to adapt to the electrification of transportation and to the new competitions reserved for electric cars, the team designed and manufactured a high performance electric powertrain for their 2015 car. The traditional approach used to design an electric powertrain is to set the desired performances of the vehicle. These criteria include the maximum incline that the car must be able to climb, the desired range and a speed profile over time, also known as road cycle. Unfortunately, this approach is not suitable for the design of an electric powertrain for use in a Formula SAE racecar. Since this type of vehicle is not intended for city driving nor highway driving, the existing road cycles are not representative of the expected operating conditions. The realization of this project required the identification of the road cycle on which the vehicle will operate. It is used as a starting point for the design of the powertrain, which includes the electric motors, the battery pack and the power inverters. The use of a genetic optimization algorithm, followed by a local optimization coupled to a finite element analysis tool yielded an optimal solution suitable for the Formula SAE type race tracks. The drivetrain was designed, manufactured and integrated into the 2015 ULaval Racing vehicle. The car participated in various competitions intended for electric racecars and received multiple awards for its inovative design and its performance.
The Formula SAE (Society of Automotive Engineers) is a student engineering competition for which students design, build and race a single-seater racing car. Multiple events are organized every year during which the teams can compete against other universities. With more than 500 teams participating worldwide, it is the biggest student engineering competition in the world. The tests include the evaluation of the design, production costs, acceleration of the car, etc. The ULaval Racing team participated during more than 20 years at the annual Michigan competition reserved for internal combustion racecars. In order to adapt to the electrification of transportation and to the new competitions reserved for electric cars, the team designed and manufactured a high performance electric powertrain for their 2015 car. The traditional approach used to design an electric powertrain is to set the desired performances of the vehicle. These criteria include the maximum incline that the car must be able to climb, the desired range and a speed profile over time, also known as road cycle. Unfortunately, this approach is not suitable for the design of an electric powertrain for use in a Formula SAE racecar. Since this type of vehicle is not intended for city driving nor highway driving, the existing road cycles are not representative of the expected operating conditions. The realization of this project required the identification of the road cycle on which the vehicle will operate. It is used as a starting point for the design of the powertrain, which includes the electric motors, the battery pack and the power inverters. The use of a genetic optimization algorithm, followed by a local optimization coupled to a finite element analysis tool yielded an optimal solution suitable for the Formula SAE type race tracks. The drivetrain was designed, manufactured and integrated into the 2015 ULaval Racing vehicle. The car participated in various competitions intended for electric racecars and received multiple awards for its inovative design and its performance.

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Paganelli, Gino. "Conception et commande d'une chaîne de traction pour véhicule hybride parallèle thermique et électrique." Valenciennes, 1999. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/461ef0ed-8e58-41db-9aa9-17e74fa98c89.

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Анотація:

La motorisation hybride est considérée comme un moyen prometteur pour réduire la pollution et la consommation d'énergie imputables a la circulation automobile. Cette étude, réalisée en étroite collaboration avec PSA, s'applique au groupe motopropulseur d'un véhicule hybride parallèle associant un moteur électrique et un moteur thermique. Après un état de l'art dans le domaine, une modélisation réalisée a l'aide du logiciel MatlabSimulink a permis de simuler le fonctionnement, les performances et les échanges énergétiques dans un tel véhicule lorsque les deux moteurs sont sollicités simultanément. Ensuite, l'élaboration de la stratégie de commande générale visant a minimiser la consommation a été entreprise. Dans ce cadre, différentes techniques d'optimisation ont été étudiées. La solution proposée repose sur une minimisation instantanée d'une consommation équiVALEnte. Afin de valider les travaux en grandeur réelle, un prototype roulant a été conçu et réalisé sur la base d'un véhicule de série psa. Il met en œuvre une architecture hybride parallèle simple arbre avec une boite de vitesses pilotée a deux rapports. Les différents algorithmes pour la commande en temps réel du véhicule sont implémentés a l'aide de cartes dsp.

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Guibert, Cédric. "Modélisation et commande en poussée de moteurs à courants alternatifs en propulsion navale." Nantes, 2005. http://www.theses.fr/2005NANT2137.

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Анотація:

L'objectif des travaux présentés dans ce mémoire concerne la commande en poussée de propulseurs électriques marins. Afin de simplifier le problème, l'étude se limite aux véhicules sous-marins autonomes (AUV) ou commandés à distance (ROV). La première partie de ce mémoire présente la modélisation des propulseurs ainsi que plusieurs commandes en poussée issues de la littérature. La majorité de ces commandes est basée sur l'inversion des modèles avec parfois une boucle de régulation intermédiaire. Dans une deuxième partie, une commande originale est proposée. Elle repose sur trois éléments~: l'observation du couple hydrodynamique, l'estimation de la poussée par modèle inverse et l'utilisation de correcteurs de type PID. Une étude comparative avec les commandes existantes est menée en simulation. Enfin, la dernière partie concerne la conception d'un banc d'essais. Ce banc d'essais permettra de valider les modèles et les lois de commande utilisés pour la commande en poussée des AUV et des ROV
This work deals with the thrust control for marine electric thrusters. In order to simplify the problem, we consider the case of the thrusters which equip the Autonomous Underwater Vehicles (AUV) or Remotely Operated underwater Vehicles (ROV). The first part of this work presents the thruster modelling and several thrust controls find in the literature. The most of these controls are based on the inverse models, sometimes with a cascade regulation loop. In a second part an original control law is proposed. This one is based on three parts~: the observation of the hydrodynamic torque, the thrust estimation by the inverse model and the use of PID controllers. A comparative study with the existing control laws is undertaking in simulation. Finally, the last part relates to the design of a thruster test stand. This test will allow to validate the models and the control laws used for the thrust control of AUV and ROV

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Monrolin, Nicolas. "Étude théorique et expérimentale de la propulsion électrohydrodynamique dans l'air." Thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://www.theses.fr/2018INPT0086/document.

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L’effet Biefeld-Brown, du nom de ses découvreurs dans les années 1920, désigne la force électrohydrodynamique (EHD) s’appliquant sur deux électrodes sous haute tension dans l’air. Si l’origine de cette force a pu faire l’objet de certaines spéculations, il est aujourd'hui admis qu’elle repose sur l’accélération par un fort champ électrique d’un volume d’air partiellement ionisé. Cet effet aussi appelé vent ionique intéresse diverses applications : contrôle actif d’écoulement, augmentation du transfert de chaleur par convection forcée, séchage de denrées alimentaires ou encore la propulsion. Cette thèse, présente une étude expérimentale, théorique et numérique du vent ionique dans une configuration modèle à deux électrodes parallèles. Le faible rendement du vent ionique l’a écarté des applications à la propulsion mais des expériences récentes menées en 2013 montrent qu’il permet d’atteindre un rapport poussée/puissance étonnement élevé. Nous montrons dans une première partie, à partir de mesures et de considérations aérodynamique générales que la poussée générée pourrait suffire à contrebalancer la force de traînée pour certains aéronefs ultra-légers. Ces mesures ont permis de quantifier la force EHD et sa dépendance avec la géométrie des électrodes. En outre, la meilleure configuration à deux collecteurs peut produire une poussée presque deux fois plus importante qu’une configuration avec un seul collecteur, à tension fixée. Ces premiers résultats ont été affinés dans un second temps par les mesures PIV qui ont permis la reconstruction de l’écoulement et du champ de force entre les électrodes. Les vitesses mesurées dépassent rarement 3 m/s, et la force volumique est de l’ordre de 10 N/m 3. L’origine physique de la configuration optimale à deux collecteurs a été éclaircie par la mise en évidence des structures de sillages et de leurs effets instationnaires. Par ailleurs, une analyse théorique générale de la force propulsive nous a permis de confirmer sa dépendance explicite avec le rapport courant sur mobilité ionique. Le courant étant directement lié à la physique de la décharge couronne, la seconde partie de la thèse s’est concentrée sur son analyse théorique et numérique. Une analyse asymptotique a ainsi permis de trouver une expression analytique du champ électrique critique et de la caractéristique courant-tension permettant de connaître l’influence de la densité du gaz et de sa composition sur le courant produit dans des électrodes concentriques. Cette approche asymptotique a été associée à une formulation de décomposition de domaine dans le cadre d’une discrétisation par éléments finis pour analyser des configurations plus générales. Une résolution itérative du système d’équations stationnaires non-linéaire couplées par méthode de Newton est proposée, testée et validée. Cette méthode peut être étendue à des géométries plus complexes, permettant ainsi d’obtenir une condition d’injection des charges prenant en compte la physique complexe de la décharge
The Biefeld-Brown effect, named after its discoverers in 1920s, stands for the electrohydrodynamic (EHD) force applied on two high voltage electrodes in air. The origin of this force has been subject to controverse, but it is establised that it relies on the acceleration of ionized air by a strong electric field. Numerous applications are associated with ionic wind : active flow control, heat transfer enhancement, food drying or even propulsion. At the first glance, the low efficiency is unattractive for propulsion. However recent experiments highlighted a surprisingly high thrust/power ratio. This PhD research aimed to better understand the phenomena, through experiments and theoretical or numerical analysis. First, an experimental study was carried out to quantify the EHD force and its variations with the geometry of the electrodes. For instance, the best position of two collecting electrodes could produce nearly twice more thrust than the one collector configuration, for a given applied voltage. Considering the mass and the aerodynamic of some already existing very light aircrafts, it is shown that the produced thrust could at most balance the aerodynamic drag. This first results were enhanced by PIV measurements, which gave deeper insight into the flow and the force field between the electrodes. The air speed recorded was at most around 3 m/s, while the volumetric force of the order of 10 N/m3. The physical explaination of the optimal two collectors configuration relied partially on the wake flow structures and their unsteady effects. Then, a theoretical analysis of the propulsive force confirmed its explicit dependence on the current to mobility ratio. The discharge current being determined by the corona discharge physics, the second part of this work focuses on its theoretical and numerical analysis. An asymptotic approach of the corona discharge for concentric cylindrical electrodes led to an explicit expression of both the onset surface electric field and the current-voltage law as functions of the gas density, the effective ionization coefficient and the electrodes size. This asymptotic approach was reformulated in the frame of a domain decomposition method, implemented numerically with a finite elements discretization, in order to generalize the asymptotic approach. The iterative algorythm for the steady non-linear coupled system of equations is based on Newton method. This method provides a physically relevant boundary condition for the charge injection and can be applied to more complex geometries

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Nguimpi, Langue Leïla. "Contribution au dimensionnement optimal d’une machine électrique sans aimant pour la propulsion de véhicules hybrides." Thesis, Compiègne, 2018. http://www.theses.fr/2018COMP2420/document.

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La propulsion hybride (thermique-électrique) constitue une solution pertinente dans la conception de véhicules consommant moins de 2 litres de carburant / 100 km. Néanmoins, ce type de motorisation se heurte à des niveaux de coûts trop élevés pour une large diffusion. Une des raisons de ces coûts importants se situe au niveau des aimants permanents de type terre-rare intégrant la constitution de la machine électrique, et dont le cours des prix est très instable, rendant ce type de machine difficilement compatible avec le marché visé. L'objectif de cette thèse est d’investiguer les structures de machines électriques sans aimant terre-rare et dont les performances massiques peuvent rester comparables à celles des machines à aimants permanents. La première partie des travaux correspond à une vaste étude bibliographique sur les différentes technologies de machines électriques, les différentes architectures et topologies existantes, les matériaux innovants et enfin les techniques et méthode d’analyse et d’optimisation. A la fin de cette phase, il est fait le choix d’étudier les machines synchro-réluctantes à barrières de flux. L’accent est alors mis sur le design de la géométrie du rotor, mais également sur l’impact des matériaux utilisés (matériaux magnétiques classiques ou innovants) sur les performances. La seconde partie de la thèse a pour objectif de mettre en œuvre une stratégie efficace afin de dimensionner de manière optimale l’architecture de la machine choisie. Le choix est fait d’aborder le problème de manière séquentielle : en premier lieu, une optimisation de la topologie seule en s’affranchissant de l’impact de la commande ; dans un deuxième temps, une optimisation de la commande de la géométrie optimisée avec tracé des cartographies de performances ; enfin, une évaluation des différents matériaux au travers de la comparaison de ces performances. Trois configurations de machines sont dimensionnées : une machine synchro-réluctante classique à air (SyRC), une machine synchro-réluctante assistée de d’aimants permanents de type ferrites (SyRA) et enfin une machine synchro-réluctante utilisant le matériau dit « Dual Phase » (SyRDP). Celui-ci présente théoriquement la caractéristique de pourvoir changer localement ses propriétés magnétiques (passage des propriétés magnétiques d’un acier vers celles amagnétiques de l’air dans le cas limite idéal) grâce à un traitement thermique particulier, tout en conservant ses propriétés mécaniques. Cette étude permet de conclure que la machine synchro-réluctante assistée de ferrites montre les meilleures aptitudes, tant pour ce qui est de la puissance crête que du défluxage potentiel. Cependant, la machine synchro-réluctante dans cette configuration est sur le plan mécanique plus fragile que la SyRC et la SyRDP. En effet, avec l’ajout des ferrites, les ponts fer (magnétiques) permettant d’assurer l’intégrité mécanique du rotor à vitesse élevée sont d’autant plus sollicités. En phase de conception, l’optimisation électromagnétique tend à les réduire car ce sont des courts-circuits magnétiques entrainant une réduction des performances, alors que les considérations mécaniques tendent plutôt à augmenter leur épaisseur. La troisième partie de cette thèse porte sur la prise en compte des contraintes mécaniques lors du dimensionnement électromagnétique du rotor. Etant donné que la modélisation et l’optimisation électromagnétiques sont basées sur des modèles éléments finis, et afin de ne pas alourdir davantage le dimensionnement, il est décidé de mettre en place un modèle analytique des contraintes mécaniques particulièrement critiques dans les ponts magnétiques. Les équations de calcul sont inspirées de la théorie des poutres et le modèle est recalibré grâce à des simulations éléments finis
Hybrid propulsion (electric thermal) is a relevant solution in the search for vehicles consuming less than 2 liters of fuel / 100 km. Nevertheless, this type of motorization comes up against cost levels that are too high for widespread distribution. One of the reasons for these high costs is the level of permanent magnets integrating the constitution of the electric machine. In addition, the "material cost" of these permanent magnets has soared in recent years making this type of machine difficult to match the target market. The aim of the thesis is to propose a magnetless electrical machine structure whose mass performances are comparable to those of permanent magnet machines. This increase in performance can be achieved by high rotation speeds or thermal sizing different from those usually used. The works proposed as part of this thesis will be as follows: - In-depth bibliographic analysis to propose a structure and a principle most adapted to the envisaged constraints- Proposal of a multi physical model (magnetic, thermal, mechanical) of the selected structure. - Use of the multi-physical model for optimal sizing- Follow-up of the realization of the prototype - Experimental validation of the prototype. This work will be conducted as part of a consortium integrating academics, manufacturers and automotive suppliers of the highest order

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Labrousse, Denis. "Amélioration des techniques d'estimation des perturbations conduites : application à une chaîne de traction de véhicule électrique." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00595296.

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Dans les domaines industriels et en particulier celui du transport, le nombre et la puissance des équipements électriques et électroniques embarqués est en constante augmentation. L'alimentation des équipements électriques et la commande de ces actionneurs nécessitent l'utilisation de convertisseurs d'électronique de puissance à découpage dont la nature perturbatrice n'est plus à démontrer. Afin de prendre en compte la CEM dès la phase de conception d'un produit, les constructeurs doivent disposer d'outils dédiés à la CEM ou à défaut de règles ou techniques de conception spécifiques. C'est dans l'optique de répondre à ces besoins que se sont orientés ces travaux de thèse.La première partie des travaux traite de la modélisation des perturbations conduites des organes de puissance d'une chaîne de traction : un ensemble convertisseur / machine synchrone à rotor bobiné. Cette étude a conduit à un modèle CEM générique d'une structure non isolée quelconque d'électronique de puissance. La deuxième partie a permis de développer une nouvelle méthode de calcul qui ouvre de réelles perspectives quant à la réduction des temps de calcul. Par l'observation et l'étude de signaux sur différents horizons temporels, une technique de reconstitution des perturbations de mode commun par convolution a été proposée. Une troisième partie, consiste à synthétiser les sources de perturbations grâce à l'élaboration de fonctions de transfert décrivant le comportement haute fréquence d'une cellule de commutation. Cette approche immédiatement exploitable en simulation numérique se distingue dans la mesure où elle permet de s'affranchir des non linéarités intrinsèques des composants semi-conducteurs.

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Labrousse, Denis. "Amélioration des techniques d’estimation des perturbations conduites : application à une chaîne de traction de véhicule électrique." Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2010. http://www.theses.fr/2010DENS0042/document.

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Dans les domaines industriels et en particulier celui du transport, le nombre et la puissance des équipements électriques et électroniques embarqués est en constante augmentation. L’alimentation des équipements électriques et la commande de ces actionneurs nécessitent l’utilisation de convertisseurs d’électronique de puissance à découpage dont la nature perturbatrice n’est plus à démontrer. Afin de prendre en compte la CEM dès la phase de conception d’un produit, les constructeurs doivent disposer d’outils dédiés à la CEM ou à défaut de règles ou techniques de conception spécifiques. C’est dans l’optique de répondre à ces besoins que se sont orientés ces travaux de thèse.La première partie des travaux traite de la modélisation des perturbations conduites des organes de puissance d’une chaîne de traction : un ensemble convertisseur / machine synchrone à rotor bobiné. Cette étude a conduit à un modèle CEM générique d’une structure non isolée quelconque d’électronique de puissance. La deuxième partie a permis de développer une nouvelle méthode de calcul qui ouvre de réelles perspectives quant à la réduction des temps de calcul. Par l’observation et l’étude de signaux sur différents horizons temporels, une technique de reconstitution des perturbations de mode commun par convolution a été proposée. Une troisième partie, consiste à synthétiser les sources de perturbations grâce à l’élaboration de fonctions de transfert décrivant le comportement haute fréquence d’une cellule de commutation. Cette approche immédiatement exploitable en simulation numérique se distingue dans la mesure où elle permet de s’affranchir des non linéarités intrinsèques des composants semi-conducteurs
In the transport field, whether road, rail, marine or aeronautic, the number and power of embedded electric or electronic devices are constantly increasing. New features, often developed for passengers comfort, are responsible for this increase. Moreover, many actuators which were previously mechanical, thermal or hydraulic are replaced by electrical ones. Those new actuators need an electrical power supply which most of the time rely on power electronics. It is well known that this kind of device generate high levels of disturbances. In order to take into account the electromagnetic compatibility (EMC) at the design stage of a product, builders need tools adapted to EMC or specific conception rules. The work performed during this thesis is geared in order to meet these needs.The first part deals with the modeling of conducted electromagnetic interferences (EMI) of an electrical power train mainly composed by power electronics converter and a wound rotor synchronous machine. Thanks to this study, a generic model of any non-insulated structure of power electronics was developed. The second part consists in developing a new computing method which allows to reduce the time of computing. Based on the observation of signals on different time intervals, a reconstruction technique by convolution product is proposed and applied for a common mode current. The third part deals with the elaboration of sources of disturbances by transfer functions which describe the high frequency behavior of a switching cell. This modeling is directly implementable in a circuit simulation software as it allows to linearize the intrinsic non linear behavior of the semiconductor components

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Vial, Vanessa. "Etudes physiques et paramétriques de propulseurs plasma pour applications spatiales." Orléans, 2004. http://www.theses.fr/2004ORLE2061.

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Анотація:

La propulsion électrique, faisant appel à l'accélération d'ions, est activement développée pour ses applications spatiales. Cette thèse, soutenue par le CNES et la Snecma, porte sur quelques aspects expérimentaux de la physique des propulseurs à effet Hall et sur leur comportement paramétrique. Dans les deux cas, les résultats obtenus ont un intérêt significatif pour le développement des codes numériques. Une mesure de densité par canon à électrons (EIF) a permis de caractériser de manière originale l'injection du gaz propulsif, le xénon. L'analyse détaillée de microinstabilités (5-10 MHz) apporte des données nouvelles sur leurs propriétés et leur impact possible sur les caractéristiques macroscopiques des moteurs. Deux propulseurs ont été étudiés dans une plage étendue d'accélération, à Moscou (RIAME) et à Orléans (PIVOINE). Les résultats suggèrent que ce type de moteurs peut répondre aux demandes de propulseurs électriques à forte accélération.

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Gawron, Damien. "Phénomènes de transport ionique dans le plasma d’un propulseur à effet Hall à forte puissance : étude par spectroscopie laser." Orléans, 2007. http://www.theses.fr/2007ORLE2061.

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Анотація:

Les satellites comportent un système de propulsion leur permettant de faire les ajustements de trajectoire nécessaires au respect de l'orbite prévue. Les propulseurs électriques à effet Hall sont une bonne alternative à la propulsion chimique en raison d’une masse réduite d’ergol embarqué. Les propulseurs à effet Hall sont bien adaptés à des missions nécessitant une grande impulsion spécifique et une faible poussée. La poussée délivrée par ces moteurs résulte de la création puis de l’accélération d’ions de xénon dans une décharge électrique à travers une barrière magnétique. L’étude présentée concerne les propriétés des ions dans deux propulseurs à effet Hall de taille différente. Des mesures de la vitesse des ions ont été effectuées par interférométrie de Fabry-Pérot et par spectroscopie laser de manière moyennée et résolue dans le temps. La vitesse des ions étant directement liée au potentiel permettant leur accélération, il a été possible d’étudier l’évolution de ce potentiel et du champ électrique correspondant avec les paramètres du moteur, notamment la tension de décharge et le champ magnétique. Les effets d’oscillations à basse et moyenne fréquences du courant anodique sur la vitesse des ions ont aussi pu être observés. Ces mesures ont montré que les zones dans lesquelles les ions étaient créés et accélérés étaient couplées. Des tendances ont pu être dégagées pour l’évolution du recouvrement de ces zones avec les paramètres du moteur. Des explications à ces phénomènes ont aussi été proposées. Tous les résultats expérimentaux présentés ont aussi pour but de contribuer au développement de modèles théoriques simulant le comportement d’un propulseur à effet Hall.

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Gerst, Jan Dennis. "Investigation of magnetized radio frequency plasma sources for electric space propulsion." Phd thesis, Université d'Orléans, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00977801.

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Анотація:

The PEGASES thruster (Plasma Propulsion with Electronegative Gases) is a novel type of electric thruster for space propulsion. It uses negative and positive ions produced by an inductively coupled radio frequency discharge to create the thrust by electrostatically accelerating the ions through a set of grids. A magnetic filter is used to increase the amount of negative ions in the cavity of the thruster. The PEGASES thruster is not only a source to create a strongly negative ion plasma or even an ion-ion plasma but it can also be used as a classical ion thruster. This means that a plasma is created and only the positive ions are extracted and accelerated making it necessary to neutralize the plasma behind the acceleration stage like in other ion thrusters. The performances of the PEGASES thruster have been investigated mainly in xenon in order to compare the obtained results with RIT-type ion thrusters. The thruster has been investigated with the help of a variety of probes such as a Langmuir probe, a planar probe, a capacitive probe and a RPA (Retarding Potential Analyzer). In addition, an ExB probe has been developed to measure the velocity of the ions leaving the thruster and to differentiate between the ion species present in the plasma.

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Vialis, Théo. "Développement d’un propulseur plasma à résonance cyclotron électronique pour les satellites." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS344.

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Ce travail de thèse porte sur le propulseur électrique de type ECR (résonance cyclotron électronique) développé à l’ONERA. Ce propulseur quasi-neutre, qui utilise une tuyère magnétique pour accélérer le plasma, produit une poussée d’environ 1 mN pour des puissances inférieures à 50 W. Dans cette thèse, on se propose de développer et d’optimiser les diagnostics de mesure des performances du propulseur ECR, d’identifier les paramètres expérimentaux pouvant influencer les performances et d’améliorer la compréhension des phénomènes physiques ayant lieu dans le propulseur. Ces objectifs ont pour finalité l’amélioration des performances. Pour répondre à ces objectifs, plusieurs prototypes à aimant permanent ont été développés, et une balance permettant de mesurer directement la poussée a été modifiée pour caractériser le propulseur. Différentes études paramétriques ont été conduites, qui ont montré que les performances dépendaient directement du rapport entre le débit de xénon et la puissance micro-onde injectée. Il a également été observé que la longueur du conducteur externe de la source plasma et la pression ambiante ont une influence significative sur le niveau de performance. Après optimisation de la géométrie, un rendement total supérieur à 12 % a été obtenu. Des mesures séparées de la poussée thermique et magnétique ont permis de montrer que la composante magnétique était la contribution principale de la poussée dans tous les cas testés. Un code PIC 1D-3V a été utilisé pour simuler le comportement du propulseur, et a permis de reproduire le chauffage des électrons par résonance et l’accélération des espèces chargées dans la tuyère. L’ensemble des travaux ont mis en avant le rôle des composantes parallèle et perpendiculaire de la pression électronique
Electric propulsion is an alternative technology to the chemical propulsion that enables reducing propellant consumption for satellites. ONERA is developing an electric ECR thruster with a thrust around 1 mN and an electric power less than 50 W. The thruster creates a plasma by electron cyclotron resonance and accelerates it through a magnetic nozzle. In this thesis work, an optimization of the measurement diagnostics is done. The work also aims at identifying the important parameters for the performances of the thruster and at improving the understanding of underlying physics, in order to increase the thruster efficiency. Several prototypes have been developed and a thrust stand that can directly measure the thrust has been modified. Some parametric studies have been led and have shown that the thruster performance strongly depends on xenon mass-flow rate to microwave power ratio. It has also shown that the external conductor of the plasma source and the ambient pressure have a significant influence on the performances. Following a geometric optimization, a maximum total efficiency of more than 12% has been obtained. Separate measurements of the magnetic and thermal thrust have shown that the magnetic thrust is the main component of the total thrust. A 1D-3V PIC code has been used to simulate the behavior of the thruster. The analysis of the results has shown that the ECR heating and particle acceleration in the magnetic nozzle could be properly computed. The role of the parallel and perpendicular component of electron pressure has been evidenced by this work

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Sanogo, Satafa. "Conception optimale de circuits magnétiques dédiés à la propulsion spatiale électrique par des méthodes d'optimisation topologique." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30015/document.

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Dans ces travaux, nous présentons des méthodes d'optimisation théoriques et numériques pour la conception optimale de circuits magnétiques pour propulseurs à effet Hall. Ces problèmes de conception sont des problèmes inverses très difficiles à résoudre que nous formulons sous forme de problèmes d'optimisation topologique. Les problèmes resultant sont non convexes avec des contraintes aux équations différentielles de Maxwell. Au cours de ces travaux, des approches originales ont été proposées afin de résoudre efficacement ces problèmes d'optimisation topologique. L'approche de densité de matériaux SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization) qui est une variante de la méthode d'homogénéisation a été privilégiées. De plus, les travaux de ma thèse ont permis la mise en place de codes d'optimisation dénommé ATOP (Algorithm To Optimize Propulsion) utilisant en parallèle les logiciels de calculs scientifiques Matlab et d'élément finis FEMM (Finite Element Method Magnetics). Dans ATOP, nous utilisant à la fois des algorithmes d'optimisation locale de type descente basés sur une analyse de la sensibilité du problème et des algorithmes d'optimisation globale principalement de type Branch and Bound basés sur l'Arithmétique des Intervals. ATOP permettra d'optimiser à la fois la forme topologique des circuits magnétiques mais aussi le temps et le coût de production de nouvelles génération de propulseurs électriques
In this work, we present theoretical and numerical optimization method for designing magnetic circuits for Hall effect thrusters. These design problems are very difficult inverse ones that we formulate under the form of topology optimization problems. Then, the obtained problems are non convex subject to Maxwell equations like constraints. Some original approaches have been proposed to solve efficiently these topology optimization problems. These approaches are based on the material density model called SIMP approach (Solid Isotropic Material with Penalization) which is a variante of the homogenization method. The results in my thesis allowed to provide optimization source code named ATOP (Algorithm To Optimize Propulsion) unsung in parallel two scientific computing softwares namely Matlab and FEMM (Finite Element Method Magnetics). In ATOP, we use both local optimization algorithms based on sensitivity analysis of the design problem; and global optimization algorithms mainly of type Branch and Bound based on Interval Arithmetic analysis. ATOP will help to optimize both the topological shape of the magnetic circuits and the time and cost of production (design process) of new generations of electrical thrusters

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Retho, Fabien. "Méthodologie collaborative d'aide à la construction de produits virtuels pour la conception d'aéronefs à propulsion électrique." Thesis, CentraleSupélec, 2015. http://www.theses.fr/2015SUPL0010/document.

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La recherche de moyens alternatifs pour la propulsion d'un aéronef est primordiale tant la dépendance au pétrole est forte. Le travail proposé dans cette thèse s'inscrit dans le besoin de soutenir les concepteurs de systèmes de propulsion innovants utilisant l'électricité. En partant du constat qu'il est primordial de s'appuyer sur l'analyse de l'aéronef dans sa globalité, nous proposons une approche basée sur les modèles, faisant appel aux modèles d’ingénierie système, aux modèles comportementaux basés sur la physique et à la simulation numérique, et collaborative, car la conception implique de nombreux métiers.L'objectif de cette approche est la création d'un produit virtuel qui est un modèle global multidisciplinaire exécutable du produit pour en faciliter la conception. Une méthodologie est alors construite pour se concentrer sur la relation entre le produit virtuel, ses modèles constitutifs et leur obtention. Le fil directeur de la méthodologie correspond à une recherche d'informations, au moyen de l'analyse des interactions et impacts multidisciplinaires qui apparaissent dans le système, puis l'application de cette information pour la construction d'un modèle d'intention qui permet la requête de modèles comportementaux auprès d'experts. C'est finalement le lien manquant entre la conception globale conduite par l'ingénierie système et la conception basée sur la physique du monde réel qui est implicitement traité dans ces travaux. Pour réaliser l'ensemble de la méthodologie, un nouveau rôle a été défini, le rôle d'architecte de simulation. Cette thèse présente la méthodologie de manière théorique, incluant ses rôles et concepts, puis cette dernière est démontrée sur un cas d'étude correspondant à l'hybridation d'un drone de type hélicoptère
The research of alternative aircraft propulsion system is mandatory because oil dependence is too strong. The work proposed in this thesis is oriented to support electric based innovative propulsion system designers. Considering that it is important to consider entire aircraft analysis, we propose a model based, with systems engineering models, physics-based behavioral models and numerical simulation, and collaborative, because design require numerous business expertise. The objective of this approach is to build a virtual product, which means a global multidisciplinary executable model of the product under design in order to facilitate its design. A methodology is then developed, focused on the relation between the virtual product, its constitutive models and their acquisition. The methodology director wire corresponds to information research, with multidisciplinary interactions and impacts in the system, and then the application of those pieces of information to build a model of intention which allows requesting a behavioral model from experts. Finally, it is the missing link between global design driven with systems engineering and real physics based design which is implicitly at stake. To perform the methodology, a new role has been defined, the simulation architect. This thesis presents theoretically the methodology, including roles and concepts, and then this methodology is demonstrated on a helicopter based drone study-case

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Abdallah, Nissrine. "Etude de développement d'un concept de locomotive hybride à chaîne de traction électrique autonome propre et durable." Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00607487.

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Dans une démarche globale d'asservissement du bilan énergétique et climatique de son pack d'engins ferroviaires, et pour acquérir le savoir-faire en matière de spécification de futures locomotives électriques multi-tensions dépendant d'un kit autonome hybride, ALSTOM Transport s'intéresse de près à la problématique de l'hybridation ferroviaire pour des locomotives électriques multi-tensions en leurs intégrant une source d'énergie hybride embarquée. C'est dans cet élan que s'inscrit le projet d' "Etude et développement d'un concept de locomotive hybride à chaîne de traction électrique autonome propre et durable ". Ce projet a été réalisé dans le cadre d'une thèse CIFRE lancé par l'Association Nationale de la Recherche Technique (ANRT) et mené par la société ALSTOM Transport et le laboratoire SET-UTBM. Il a pour but d'étudier et de développer un kit autonome hybride respectant l'environnement, à intégrer dans une locomotive électrique multi-tensions à chaîne de traction électrique, en prenant en compte l'encombrement disponible ; ceci est prévu pour des applications dans les domaines de locomotives tirant jusqu'à 1800 Tonnes et circulant en Europe, remplaçant ainsi les locomotives de manoeuvre dans certains bouts de lignes non-électrifiées afin d'éviter le trafic ferroviaire, et les temps d'attente en réduisant ainsi les coûts d'exploitation, et en minimisant fortement la consommation du carburant, et les émissions du CO2. Ce qui ramène la nouveauté dans le projet est de pouvoir intégrer un groupe hybride autonome dans une locomotive électrique multi-tension sans effectuer des modifications dans son architecture. Les travaux réalisés ont consisté dans un premier temps à définir les différentes missions ferroviaires auprès des opérateurs privés sur des bout de lignes non-électrifiées répondant à notre problématique, et permettant ainsi de réaliser un dimensionnement énergétique du kit hybride autonome, respectant le cahier des charges de l'étude lié essentiellement à l'encombrement disponible. Ensuite, nous avons identifié les deux sources de tension et de courant de la source d'énergie hybride embarquée après avoir évalué plusieurs technologies potentielles. Dans un deuxième temps, et après avoir défini l'architecture technique de la chaîne de traction de la locomotive électrique multi-tension à option du kit hybride, nous avons présenté la démarche de dimensionnement et de modélisation des ces deux sources d'énergie et de puissance. La structure étant définie, nous avons abordé enfin la dernière phase d'étude qui est le développement du contrôle-commande, et la mise en oeuvre de la gestion d'énergie entre les deux sources présentes à bord du véhicule, en tenant compte des limitations énergétiques du système de stockage et du dimensionnement du système. Le but de ces stratégies d'énergie est de maximiser par exemple le rendement global de la chaîne de traction. Les dimensions et choix en termes de stratégie de gestion issus de cette thèse seront directement exploités dans le projet au moment de sa construction.

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Hauck, Matthieu. "Optimisation de l'architecture et de la commande de la chaîne électrique d'une hydrolienne fluviale : conception et réalisation." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00732840.

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Le but de cette thèse est le développement et l'optimisation de la chaine électrique d'une hydrolienne fluviale. L'approche est d'abord traitée en simulation pour ensuite finir par la conception et la mise au point d'un prototype. La partie simulation concerne la modélisation des ensembles turbines, génératrices et électronique de puissance mais aussi le développement des diverses lois de commandes. Ces commandes peuvent intervenir à différents niveaux du contrôle jusqu'à la supervision complète du système, permettant de gérer des défauts, des algorithmes de MPPT (extraction maximale de puissance), des synchronisations entre colonne, ... Le prototype d'hydrolienne fluviale sera ensuite présenté, de la mise au point des parties mécaniques jusqu'aux résultats expérimentaux. Les travaux nombreux autour de ce prototype ont permis d'obtenir des résultats satisfaisants et encourageants qui corroborent la théorie.

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Da, Silva Frédéric. "Méthodologies de réduction de modèles multiphysiques pour la conception et la commande d’une chaîne de traction électrique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLC022/document.

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La simulation numérique occupe une part de plus en plus importante dans les phases de conception mais aussi de validation de systèmes innovants. Dans le cadre de la conception d’une chaîne de traction d’un véhicule électrique, la simulation numérique peut par exemple être employée pour choisir une technologie de moteur électrique ou encore pour mettre au point des stratégies de pilotage au regard de critères de décision tels que l’autonomie du véhicule, son coût mais aussi sa performance.Les systèmes devenant de plus en plus complexes, ils requièrent des simulations de plus en plus fines afin d’appréhender au mieux les phénomènes qu’ils mettent en œuvre - par exemple l’étude des pertes fer dans une machine électrique. L’utilisation de simulations 3D permet d’avoir des résultats très précis à l’échelle d’un organe mais ne se prête pas encore aujourd’hui à l’étude de systèmes de grande taille (c’est-à-dire avec beaucoup de degrés de liberté, de nombreux paramètres d’optimisation et plusieurs domaines de la Physique en jeu). En effet, les simulations 3D sont d’autant plus coûteuses en temps de calcul que le modèle à étudier contient de degrés de liberté. C’est pourquoi, depuis quelques années les techniques de réduction de modèles attisent les développements. En effet, elles permettent de garantir un bon compromis entre le temps de calcul et la précision des résultats produits par les modèles réduits.Nous nous intéressons ici à l’utilisation de ces techniques dans un contexte industriel autour de deux axes : - l’étude de phénomènes thermiques (dans les modules d’électronique de puissance) - l’étude de phénomènes électromagnétiques (dans les machines électriques)
Numerical simulations are widely used during the design phase of a product but also for the validation of an innovative system. For example, during the conception of an electric vehicle’s powertrain, numerical simulations can be used to select the appropriate electric engine technology or for the development of control strategies taking into account decision criteria such as vehicle’s autonomy, but also its cost and performance.System’s complexity is always increasing, so they require more and more precise simulations in order to better understand the phenomena involved - for example to study iron losses in an electric engine. 3D simulations provide very accurate results to study a body but are still not appropriate today for the study of large scale systems (ie. with many degrees of freedom, many optimization parameters and several areas of Physics). Indeed, 3D simulations computing time cost is directly linked with the number of degrees of freedom. That’s why, in recent years, model order reduction techniques stir developments because they guarantee a good compromise between the computation time and accuracy of results produced by these models.In this study, we are interested in techniques that can be used in an industrial context around two axes: - the study of thermal phenomena (in the power electronics modules) - the study of electromagnetic phenomena (in electric engines)

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Fulcrand, Julien. "Les changements en chaîne historiques confrontés à la phonologie moderne : Propulsion et traction modélisées par deux approches de préservation." Thesis, Lille 3, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL30023/document.

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L'objectif de cette thèse est de modéliser les changements en chaîne historiques dans les théories phonologiques modernes. Martinet (1952, 1955, 1970) distingue deux principales catégories de changements en chaîne: les chaînes de propulsion et les chaînes de traction. Les chaînes de propulsion seront traitées dans la première partie de cette thèse (chapitres 2 et 3). Afin de modéliser les chaînes de propulsion, un modèle existant est utilisé: La théorie de préservation du contraste de Łubowicz (2003, 2012). Concernant la modélisation des chaînes de traction, qui sera principalement traitée dans la seconde partie de le thèse (chapitres 4 et 5), une nouvelle théorie sera proposée, basée sur les travaux phonétiques de De Boer (2001). Cette proposition est basée sur la notion des domaines piliers. Le chapitre 1 s'ouvre sur l'observation que ni les théories dérivationnelles orientées vers l'input – type SPE – ni les théories orientées vers l'output, comme la théorie de l'optimalité de Prince & Smolensky (TO) sont en mesure de formaliser les changements en chaîne. Dans les théories dérivationnelles, il est possible d'obtenir une bonne description des changements en chaîne. Cependant, afin de faire cela, nous devons briser les liens unissant les différentes étapes des changements en chaîne. Par conséquent, nous perdons l'interdépendance systémique entre les stades, ce qui est au cœur des changements en chaîne. Concernant la théorie de l'optimalité, sa structure stricte sur deux niveaux se révèle problématique dans le cas des changements en chaîne. Dans un changement en chaîne schématique comme /a/ → [e] > /e/ → [i], il est impossible pour la TO, dans la même analyse, de faire en sorte que [e] soit un candidat optimal et /e/ un candidat bloqué. Dans le chapitre 2, nous analysons et comparons plusieurs amendements à la théorie de l'optimalité proposés pour rendre compte des changements en chaîne. Beaucoup d'entre eux ne sont pas satisfaisants dans le cas des changements en chaîne car ils ne parviennent pas à modéliser la force systémique des changements en chaîne. La seule théorie qui semble accomplir cet objectif est la théorie de préservation du contraste (CPT) de Łubowicz. Cette théorie est basée sur les notions de contraste, préservation du contraste et elle évalue des scénarios au lieu de candidats individuels. La préservation du contraste est accomplie à travers la transformation du contraste. La notion de transformation du contraste signifie que les niveaux de contraste du système pré-changement sont préservés dans le système post-changement mais leur nature change. Une observation sur la CPT est que Łubowicz l'avait originellement conçue pour les changements en chaîne synchroniques. Dans le chapitre 2, nous démontrons que la CPT est en mesure de modéliser la force systémique qui donne aux changements en chaîne diachroniques leur cohérence. Ainsi, dans le chapitre 3, nous décidons de tester la validité de la CPT sur de véritables changements en chaîne historiques. Nous avançons deux études de cas sur deux changements en chaîne. Le premier, bien connu, est le changement en chaîne vocalique du Grand Changement Vocalique Anglais (English Great Vowel Shift). L'autre changement en chaîne est la Seconde Mutation Consonantique allemande (High German Consonant Shift). Nous démontrons que la CPT est en mesure de rendre compte de ces deux changements en chaîne. Au terme du chapitre 3, la CPT est testée sur une autre catégorie de changements en chaîne : les changements en chaîne observés dans l'acquisition de la langue maternelle. Le changement en chaîne étudié est s → θ → f. Ce changement en chaîne est différent des deux autres car il n'y a pas de nouveau niveau de contraste créé. Le dernier stade du changement en chaîne se conclut par une fusion. Encore une fois, la CPT peut rendre compte de ce changement en chaîne de manière satisfaisante
The aim of this thesis is to formalise historical chain shifts within modern phonological theories. Martinet (1952, 1955, 1970) distinguishes two main categories of chain shifts: push chains and pull chains. Push chains will be dealt with in the first main part of this thesis (chapters 2 and 3). For modelling of push chains, an existing model is used: Łubowicz's (2003, 2012) Contrast Preservation Theory. For modelling pull chains, which will be the focus of the second part of this thesis (chapters 4 and 5), a new theory will be proposed, based on the phonetic work by De Boer (2001). This proposition is based on the notion of the pillar domains (domaines piliers). Chapter 1 starts with the observation that neither the derivational, SPE-like, theories or output driven theories like Prince's & Smolensky's Optimality Theory (OT) are able to formalise chain shifts properly. Within the derivational theories, it is possible to get a correct description of a chain shift. However, in order to do that, we have to break the links between the different stages of the chain shift. Therefore, one loses the systemic interdependence of the different stages, which is the essence of the chain shift. As regards to Optimality Theory, it is the two-level structure of the theory which proves problematic for chain shifts. In a theoretical chain shift such as /a/ → [e] > /e/ → [i], it is impossible for OT to make, in the same analysis, [e] an optimal candidate and /e/ a non-optimal one. In chapter 2, we analyse and compare several output-driven propositions that have been made to account for chain shifts. Many of them are not satisfactory because they do not manage to model the systemic motivation of chain shifts. The only theory that seems able to complete this objective is Łubowicz's Contrast Preservation Theory (CPT). This theory is based on the notions of contrast, contrast preservation and it evaluates scenarios rather than individual candidates. Contrast preservation is achieved through contrast transformation. The term contrast transformation indicates that the contrast levels of the input system are preserved but that their nature is different in the output system. One observation about CPT is that Łubowicz designed it for synchronic chain shifts. In chapter 2, we prove that CPT is able to model the perceptible coherence in diachronic chain shifts. In chapter 3, thus we decide to test the validity of CPT on actual historical chain shifts. It is tested on two cases. One is the well-known vocalic chain shift the Great Vowel Shift in English. The other one is the Second German Sound Shift (or High German Consonant Shift). We demonstrate that CPT is able to account for both of these chain shifts. At the end of chapter 3, CPT is tested on another type of chain shifts, i.e. chain shifts in first-language acquisition. The studied chain shift is s → θ → f. This chain shift is different from the other two because there is no new contrast level created. The last stage of this chain shift ends with a merger . Once again, CPT can account for this chain shift in a coherent way

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Joncquières, Valentin. "Modélisation et simulation numérique des moteurs à effet Hall." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0035/document.

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La question de la propulsion spatiale a été un enjeu politique au coeur de la guerre froide et reste un enjeu stratégique de nos jours. La technologie chimique déjà en place sur les moteurs fusées s'avère être limitée par la vitesse d'éjection et la durée de vie des appareils. La propulsion électrique et plus particulièrement le moteur à effet Hall apparait ainsi comme la technologie la plus performante et la plus utilisée pour diriger un satellite dans l'espace. Cependant, la physique à l'intérieur d'un propulseur étant complexe, de par les champs électromagnétiques ou les processus de collisions importants, toutes les particularités de fonctionnement du moteur ne sont pas parfaitement expliquées. Au bout de centaines d'heures d'essais, certains prototypes voient leur paroi s'éroder de façon anormale et des instabilités électromagnétiques se développent au sein de la chambre d'ionisation. La mobilité des électrons mesurée est en contradiction avec les modèles analytiques et soulèvent des problématiques sur la physique du plasma à l'intérieur de ces moteurs. Par conséquent, le code AVIP a été développé afin de proposer un code 3D massivement parallèle et non-structuré à Safran Aircraft Engines modélisant le plasma instationnaire à l'intérieur du propulseur. Des méthodes lagrangiennes et eulériennes sont utilisées et intégrées dans le code et mon travail s'est concentré sur le développement d'un modèle fluide, étant plus rapide et donc mieux adapté à la conception et au design industriel. Le modèle fluide est basé sur un modèle aux moments avec une expression rigoureuse des termes de collisions et une description précise des conditions limites pour les gaines. Ce modèle a été implémenté numériquement dans un formalisme non structuré et optimisé de façon à être performant sur les nouvelles architectures de calcul. La modélisation retenue et les efforts d'optimisation ont permis de réaliser un calcul réel de moteur à effet Hall afin de retrouver les propriétés globales de fonctionnement telles que l'accélération des ions ou encore la localisation de la zone d'ionisation. Un second cas d'application a finalement reproduit avec succès les instabilités azimutales dans le propulseur avec un modèle fluide et a justifié le rôle de ces instabilités dans le transport anormal des électrons et l'érosion des parois
The space propulsion has been a political issue in the midst of the Cold War and remains nowadays a strategic and industrial issue. The chemical propulsion on rocket engines is limited by its ejection velocity and its lifetime. Electric propulsion and more particularly Hall effect thrusters appear then as the most powerful and used technology for space satellite operation. The physic inside a thruster is complex because of the electromagnetic fields and important collision processes. Therefore, all specificities of the engine operation are not perfectly understood. After hundreds of hours of tests, thruster walls are curiously eroded and electromagnetic instabilities are developping within the ionization chamber. The measured electron mobility is in contradiction with the analytical models and raises issues on the plasma behavior inside the discharg chamber. As a result, the AVIP code was developed to provide a massively parallel and unstructured 3D code to Safran Aircraft Engines modeling unsteady plasma inside the thruster. Lagrangian and Eulerian methods are used and integrated in the solver and my work has focused on the development of a fluid model which is faster and therefore better suited to industrial conception. The model is based on a set of equations for neutrals, ions and electrons without drift-diffusion hypothesis, combined with a Poisson equation to describe the electric potential. A rigorous expression of collision terms and a precise description of the boundary conditions for sheaths have been established. This model has been implemented numerically in an unstructured formalism and optimized to obtain good performances on new computing architectures. The model and the numerical implementation allow us to perform a real Hall effect thruster simulation. Overall operating properties such as the acceleration of the ions or the location of the ionization zone are captured. Finally, a second application has successfully reproduced azimuthal instabilities in the Hall thruster with the fluid model and justified the role of these instabilities in the anomalous electron transport and in theerosion of the walls

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Saadi, Yakoub. "Stratégies de contrôle et analyse des défauts d'une machine à réluctance variable pour une chaîne de traction électrique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS161/document.

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De nos jours, les véhicules électriques et hybrides ont suscité un très grand intérêt en raison de préoccupations environnementales et énergétiques. Dans ces véhicules, les machines électriques utilisées sont des machines conventionnelles asynchrones et synchrones à aimants permanents. La machine à réluctance variable est une technologie candidate potentielle pour les chaînes de traction électriques et hybrides. Cette machine conçue sans aimants et redondante peut réunir la robustesse et le faible coût de la machine asynchrone aux bonnes performances de la machine synchrone à aimants permanents. Dans ce contexte, le premier objectif de cette thèse est de proposer des stratégies de commandes robustes de la machine à réluctance variable par la prise en compte des contraintes des chaînes de traction électriques en vue de réaliser une étude comparative des performances. Dans cette étude, les commandes proposées sont les commandes classiques de type PI, les commandes par mode glissant et les commandes par mode glissant d'ordre supérieur. Le deuxième objectif consiste à développer des observateurs d'état pour la commande sans capteur de position mécanique de la machine à réluctance variable. Des observateurs robustes basés sur la théorie du filtre de Kalman étendu et les modes glissants sont synthétisés pour atteindre cet objectif. Enfin, le troisième objectif est de faire une analyse des défauts électriques de type circuit ouvert de l'étage électronique de puissance par l'approche signal afin de développer une méthodologie de détection et de localisation automatique de ces défauts
Nowadays, electric and hybrid vehicles are gaining increased attention due to environmental and energy concerns. In these vehicles, the electrical machines used are the conventional machines, namely induction and permanent magnet synchronous machines. The switched reluctance machine is a potential candidate technology for electric and hybrid drivetrains. This machine designed without magnets and redundant windings, can combine the robustness and low cost of induction machines to the good performance of permanent magnet synchronous machines. In this context, the first objective of this thesis is to propose robust control strategies of the switched reluctance machine, taking into account the constraints of electric vehicles in order to make a comparative performance study. In this study, PI control, sliding mode control and higher order sliding mode control are proposed. The second objective is to develop state observers for sensorless control. Robust observers based on extended Kalman filter theory and sliding modes are synthesized to achieve this goal. Finally, the third objective is to make an analysis of electrical open-circuit faults of the electronic power stage using the signal approach in order to develop a methodology of automatic fault isolation

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Barbier, Claude-Éric. "Modélisation et simulation du système véhicule électrique pour la conception et le contrôle de sa chaîne de traction." Toulouse, INPT, 1994. http://www.theses.fr/1994INPT134H.

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Анотація:

La demarche developpee consiste a elaborer et a exploiter un outil de simulation permettant d'analyser le comportement du vehicule electrique a l'echelle du systeme qu'il constitue. Le simulateur elabore integre les caracteristiques dynamiques du vehicule, le comportement electromecanique du groupe moto-propulseur associe a son convertisseur d'alimentation et les performances de l'accumulateur electrochimique. Apres avoir examine les enjeux de la traction electrique automobile, une analyse des technologies repondant plus particulierement au cas du vehicule electrique urbain, est proposee. Les differents sous-ensembles du systeme sont ensuite modelises, en attachant une importance toute particuliere a la caracterisation de leur comportement energetique. Les modeles sont alors associes au sein d'un meme environnement de simulation grace a l'utilisation de c. A. O. Systeme easy 5x. Le simulateur systeme developpe, evsys (electric vehicle system simulator) est valide, en confrontant les resultats obtenus par simulation, sur deux vehicules de reference avec les performances donnees par le constructeur. Le simulateur est, dans un premier temps, exploite en tant qu'outil d'assistance a la conception pour analyser les contraintes sur les composants du vehicule (accumulateur, moteur, convertisseur, reducteur), pour comparer les differentes solutions technologiques envisageables (accumulateur plomb-acide ou nickel-cadmium, motorisation courant continu, asynchrone ou synchrone) et enfin pour optimiser le dimensionnement interactif des composants. Mais l'interet du simulateur depasse le cadre initial du dimensionnement des elements du vehicule. L'outil developpe est ainsi utilise pour optimiser les strategies de controle de la motorisation. Differents modes de gestion du flux relatifs aux trois types de motorisation etudiees sont proposes et evalues en vue notamment de maximiser les performances globales du vehicule, en terme d'autonomie

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Trieste, Sony. "Modélisation et optimisation technico-économique d’une chaîne de conversion et de stockage d’énergie d’un navire électrique zéro émission." Nantes, 2013. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=f0390ebf-7401-4e89-b2d7-7c34b47afa88.

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Анотація:

Le monde fait face à des inquiétudes sur l’approvisionnement énergétique et les émissions polluantes. Pour respecter des contraintes de plus en plus nombreuses, des solutions d’exploitation plus vertueuses pour l’environnement sont envisagées. Le navire tout-électrique à supercondensateur fait partie de ces solutions d’avenir. Aujourd’hui, les dimensionnements que l’on trouve dans les applications industrielles ne tiennent pas compte (ou très grossièrement) du vieillissement, alors que celui-ci a une grande influence sur le coût d’une application de longue durée. Afin d’améliorer la compétitivité technicoéconomique du dimensionnement, nous proposons une démarche systémique pour déterminer la configuration optimale d’un système de stockage à l’aide partir de modèles de pertes, de vieillissement et de coût. L’originalité de cette démarche est de tenir compte des critères de durée de vie et de coût. Finalement, cette démarche est appliquée au dimensionnement d’un ensemble constitué d’un convertisseur statique et de supercondensateurs, utilisé pour la fourniture de l’énergie du premier ferry pourvu d’une architecture électrique de type plug-in rechargeable
The World is facing to many concerns about energy supply. To face to the growing environmental constraints, new technological solutions have to be developed. The new concept of an all-electric ship is one of these promising answers. Today, most of the existing industrial applications do not take into account (or very roughly) the ageing behavior whereas it has a great influence on the cost of long-term applications. In order to improve the technical and the economical aspect of the design, we propose a system approach to determine the optimal configuration of an energy storage system. The originality of this approach is to use different kind of models (losses, ageing and cost) to determine the best cost per year. Finally, this approach is applied to the sizing of a supercapacitor pack with its static converter used for the energy supply of the first supercapacitor commuter with a plug-in architecture

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Muntean, Adina Mariana. "Analyse et contrôle du couple des moteurs synchrones à aimants permanents pour la propulsion des véhicules électriques." Besançon, 2007. http://www.theses.fr/2007BESA2007.

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Анотація:

Le travail présenté dans les six chapitres structurant cette thèse de doctorat s'insère dans la problématique actuelle des actionneurs pour véhicules électriques, ayant pour objectif l'analyse et le contrôle du couple développé par un moteur synchrine avec excitation par aimants permanents enterrés dans le rotor et enroulement induit au stator à alimentation par ondulateur de tension, en vue des applications de propulsion des véhicules électriques légers. Le premier chapitre décrit les caractéristiques essentielles d'un système de proplusion des véhicules électriques. Après l'argumentation détaillée des avantages des moteurs synchrones à aimants permanents dans une telle application, les topologies appropriées du rotor et stator de ces moteurs pour la propulsion des véhicules électriques légers sont examinées de près. La modélisation dynamique non linéaire du moteur synchrone à aimants permanents enterrés, en mode d'opération à couple constant jusqu'à la vitesse de base et à puissance constante avec défluxage à hautes vitesses, est développée dans le deuxième chapitre. Dans le troisièle chapitre, une analyse numérique du champ magnétique et des compsants -- mutuel, réluctant, de détente et pulsatoire - du couple caractérisant un moteur synchrone à aimants permanents enterrés est présentée. Une ample étude électromagnétique comparative, par simulation à l'aide de la méthode des éléments finis du logiciel FLUX 2D, est effectuée sur les moteurs synchrones à aimants permanents enterrés en mono- et double couche. Le quatrième chapitre s'occupe des stratégies de contrôle du couple pour les moteurs synchrones à aimants permanents enterrés. Les contrôles indirect et direct (DTFC) du couple en modes d'opération à couple constant et à puissance constante sont présentés. Un schéma de contrôle DTFC pour moteurs synchrones à aimants permanents enterrés en mode d'opération à couple constant (avec défluxage à maximisation du couple disponible) à hautes vitesses est proposé et validé par des résultats de simulation dynamique. Dans le cinquième chapitre, le banc d'essais réalisé et les résultats expérimentaux correspondants sont présentés. Les réponses dynamiques en couple des moteurs synchrones à aimants permanents enterrés, sous contrôle direct (DTFC) et indirect du couple en vue des applications de propulsion des véhicules légers, sont précisément et comparativement analysées. Le dernier chapitre résume les contributions originales de l'auteur de cette thèse et suggère les perspectives de développement des recherches dans le même domaine
The aim of this thesis is to analyze and control the developed electromagnetic turque of an interior permanent-magnet synchronous motor (IPMSM) for electric vehicle (EV) propulsion applications. The thesis content is structured on six chapters. Chapter 1 outlines the main features of an electric-vehicle propulsion system. After proving that the general class of PMSMs is well suited to such drive applications, some specific IPMSM subclass designs for EV propulsion are examined. Chapter 2 develops the mathematical model of IMPSMs suitable for EV propulsion applications. In the first part of chapter 3, an equivalent magnetic circuit-based analysis of a double--layer IPMSM is developed allowing the estimation of the rotor-PM sizes as well as the ratued valuers of PM-rotor and armature-stator fluxes, back-emfs and insatured dq inductances. In ther second of the chapter, the electromagnetic torque of both single- and double-layer IMPSMs under rated-load condition is analyzed using 2D finite-element field simulation. Chapter 4 deals with electromagnetic torque control strategies for IMPSMs. In the first part of this chapter, the indirect torque control of IMPSM via stator-current regulation in the rotor reference frame is outlined. The second part of the chapter is dedicated to the direct torque and stator-flux control (DTFC) of IMPSM for EV propulsion. Chapter 5 presents the experimental study on the indirect (via stator-current regulation) torque control and on the DTFC of a double-layer IMPSM prototype. In the last chapter, general conclusions oof the thesis research are drawn, and some suggestions are given for the future work in the same area

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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.

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Анотація:

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.

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Achour, Tahar. "Continuité de service d'une chaîne de traction ferroviaire asynchrone répartie." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00870610.

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Анотація:

Cette étude s'intéresse principalement aux avantages que peut offrir une architecture d'une traction ferroviaire électrique asynchrone répartie. Ceci est obtenu à travers les degrés de liberté additionnels qu'elle apporte, d'une part, par la commande des systèmes multi-convertisseurs/multi-machines la constituant, d'autre part, par l'exploitation de la redondance structurelle qu'elle offre naturellement. L'objectif principal qu'on cherche à atteindre au travers de ces deux aspects, commande et redondance structurelle, permet d'assurer la continuité de service de la chaîne de traction répartie en présence de différentes perturbations. Cette étude nous amènera à la conception d'un organe décisionnel qui apporte les adaptations, les reconﬁgurations de commandes voire d'observateurs nécessaires pour maintenir le bon fonctionnement du système en modes nominal et perturbé. L'analyse des différentes structures de commandes coopératives d'un système bionduleur/bimoteur nous a conduit à l'évolution de la Commande Moyenne Différentielle pour proposer une stratégie d'anti-patinage. Les différentes stratégies ainsi proposées ont été validées expérimentalement sur une plate-forme émulant la charge mécanique d'un bogie de traction composé d'un système bionduleur/bimoteur.

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Tebbani, Sihem. "Optimisation de transferts quasi-circulaires par approche directe." École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse ; 1972-2007), 2001. http://www.theses.fr/2001ESAE0013.

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La thèse traite du problème de transfert orbital d'engins spatiaux sous l'hypothèse d'orbite basse quasi circulaire avec contraintes de rendez vous final et horizon temporel borne. Le critère d'optimisation est celui de la consommation, ce qui entraîne le fait que la stratégie optimale intègre l'utilisation de dérives naturelles découlant de la non homogénéité du potentiel terrestre pour apporter des corrections gratuites. Le problème d'optimisation global est abordé par une approche séquentielle à multi niveaux procédant par approximations successives à complexité croissante du point de vue modélisation et nature du transfert. Dans un premier temps, le problème du transfert par utilisation de poussées "chimiques" impulsionnelles est résolu dans sa généralité. Les résultats obtenus servent de socle à la recherche de la solution au problème sous hypothèse de faibles poussées "électriques", ce qui implique des solutions de type continu. Une solution admissible par rapport à ces hypothèses est élaborée par étalement et raccordement d'impulsions élémentaires contenues dans un train d'impulsions, lui même obtenu récursivement par fractionnement successif d'impulsions. Cette solution est alors optimisée au moyen de méthodes locales et paramétriques.

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Pop, Adrian-Cornel. "Switched reluctance motors for electric vehicle propulsion: optimal machine design and control." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2012. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209569.

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Daguse, Benjamin. "Modélisation analytique pour le dimensionnement par optimisation d'une machine dédiée à une chaîne de traction hybride à dominante électrique." Phd thesis, Supélec, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00963620.

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Анотація:

Les travaux menés au cours de cette thèse abordent les aspects de la conception optimale des machines électriques appliquées à la traction automobile.Cette thèse traite tout d'abord des contraintes imposées par le cahier des charges de l'application automobile électrique/hybride. Une méthode de classification ayant pour but de réduire le nombre d'évaluations des points de fonctionnement y est décrite. Ensuite, un prédimensionnement optimal de la machine est présenté. Le design de la machine est alors construit pour respecter la solution obtenue par le prédimensionnement.Dans la suite, une modélisation électromagnétique analytique précise et rapide de la machine est mise au point pour évaluer ses performances. Enfin, le modèle analytique précédemment conçu est couplé à une routine d'optimisation. Deux solutions optimales de machines synchrones à aimants permanents (MSAP) dédiées à l'application automobile seront finalement mises en exergue.

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Daguse, Benjamin. "Modélisation analytique pour le dimensionnement par optimisation d’une machine dédiée à une chaîne de traction hybride à dominante électrique." Thesis, Supélec, 2013. http://www.theses.fr/2013SUPL0012/document.

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Анотація:

Les travaux menés au cours de cette thèse abordent les aspects de la conception optimale des machines électriques appliquées à la traction automobile.Cette thèse traite tout d’abord des contraintes imposées par le cahier des charges de l’application automobile électrique/hybride. Une méthode de classification ayant pour but de réduire le nombre d’évaluations des points de fonctionnement y est décrite. Ensuite, un prédimensionnement optimal de la machine est présenté. Le design de la machine est alors construit pour respecter la solution obtenue par le prédimensionnement.Dans la suite, une modélisation électromagnétique analytique précise et rapide de la machine est mise au point pour évaluer ses performances. Enfin, le modèle analytique précédemment conçu est couplé à une routine d’optimisation. Deux solutions optimales de machines synchrones à aimants permanents (MSAP) dédiées à l’application automobile seront finalement mises en exergue
The work presented in this thesis aims at the modelling and optimisation of electrical machine for an automotive application.The first part shows the constraints required to electric/hybrid automotive specifications. A clustering method which allows to reduce evaluations number of the operating points is described. Next, an optimal pre-sizing of the machine is presented and designed in order to respect this optimal pre-sizing.In what follows an accurate and fast analytical electromagnetic modelling of the machine is performed. Well, the analytical modelling developed is related to a genetic algorithm. Two solutions of permanent magnet synchronous machines (PMSM) designed to automotive application are finally showed and analysed

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Langelier, Marie-Kiki. "Commande optimale d'un satellite à propulsion électrique utilisant les perturbations pour l'élimination des débris orbitaux en basse altitude." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2016. http://hdl.handle.net/11143/9457.

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Depuis le lancement du premier satellite Spoutnik 1 en 1957, l’environnement spatial est de plus en plus utilisé et le nombre de débris orbitaux se multiplie naturellement, soit par des explosions, des collisions ou tout simplement par les opérations normales des satellites. Au-delà d'un certain seuil, la densité des débris orbitaux risque de créer une réaction en chaîne incontrôlée : l’effet Kessler. L’élimination des débris orbitaux en basse altitude permettrait de limiter cette réaction et ainsi de préserver l’environnement spatial afin de pouvoir l’utiliser de façon sécuritaire. L’élimination des débris orbitaux est une opération complexe et coûteuse. Elle consiste à déplacer des objets spatiaux inactifs vers une orbite basse pour mener à leur désintégration dans la basse atmosphère terrestre. En utilisant les perturbations orbitales, il est possible de réduire le coût du carburant requis pour effectuer les manœuvres orbitales nécessaires à l’élimination de ces débris. L'objectif principal de cette étude consiste à développer une procédure et une stratégie de commande autonome afin de modifier l'orbite des satellites non opérationnels (débris) pour mener à leur désintégration naturelle tout en optimisant les facteurs carburant et temps. Pour ce faire, un modèle d’atmosphère basé sur le modèle de Jacchia (1977) est développé. Un modèle de la dynamique du satellite inclut aussi les perturbations principales, soit : traînée atmosphérique, non sphéricité et distribution non uniforme de la masse de la Terre. Ces modèles ainsi qu'un algorithme de commande optimale pour un propulseur électrique sont développés et le tout est validé par simulations numériques sur Matlab/Simulink. Au terme de cette étude, les conditions optimales dans lesquelles il faut laisser un débris afin qu'il se désintègre dans la basse atmosphère de la Terre en quelques semaines seront données (type d'orbite : altitude, inclinaison, etc.) ainsi que le coût en carburant pour une telle mission. Cette étude permettra de prouver qu'il est possible de réaliser des missions d'élimination des débris orbitaux tout en réduisant les coûts associés aux manœuvres orbitales par l'utilisation des perturbations naturelles de l'environnement.

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Marmuse, Florian. "Iodine plasmas : experimental and numerical studies. Application to electric propulsion." Thesis, Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS110.

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L'iode est un carburant alternatif pour la propulsion électrique des satellites, avec des performances comparables à celles du xénon. En 2020, de tels systèmes de propulsion à l’iode sont déjà sur le marché. Ces bonnes performances sont liées à la très basse énergie de dissociation de I2, produisant un plasma similaire à un plasma de xénon. À quel point peut-on négliger la nature moléculaire et électronégative des plasmas d’iode? Un modèle global de plasma d’iode est amélioré et recodé en python, permettant des analyses paramétriques rapides, la quantification des incertitudes, et intégrant des effets électronégatifs. Des outils et procédures sont mis en place pour la pérennité des installations durant les expériences à l’iode. Quatre diagnostics optiques sont développés et installés sur la chambre d’ionisation du propulseur PÉGASES. Ils mènent, pour la première fois, à la température de I, ainsi qu’à la densité de I et I2: spectroscopie d’émission, spectroscopie d’absorption laser et absorption saturée à 10969 cm−1 et 11036 cm−1, absorption laser à 7603 cm−1, et absorption large-bande de 480nm à 500nm. Confronter ces données et celles issues d’une sonde de Langmuir au modèle global montre que le modèle surestime la dissociation de I2 et la densité électronique. Ces écarts peuvent être partiellement expliqués par des pertes de puissance sous-estimées dans le plasma, possiblement liées à sa nature moléculaire et électronégative. Ce travail donne des pistes pour de nouvelles études théoriques et de nouveaux diagnostics sur les plasmas d’iode. Il propose un modèle mis à jour et un panel de nouveaux diagnostics, utiles pour le développement de nouveaux systèmes de propulsion
Iodine is an alternative propellant for the electric propulsion of satellites, offering performances comparable to xenon. As of 2020, propulsion systems running on iodine are already on the market. These good performances are linked to the very low dissociation energy of I2, leading to a plasma similar to an atomic xenon plasma. To which extent can the molecular and electronegative nature of iodine plasmas be neglected? An existing global model for I2 plasmas is further developed and fully recoded in python, to enable fast parametric studies, uncertainty quantification, and integrate electronegative effects. Tools and processes are developed to ensure the safety of operators and experimental setups during iodine experiments. Four optical diagnostics are developed and installed on the ionization chamber of the PEGASES thruster. They lead for the first time to the density and temperature of I, and the density of I2: emission spectroscopy, laser absorption coupled to Doppler-free saturated absorption spectroscopy at 10969 cm−1 and 11036 cm−1, laser absorption spectroscopy at 7603 cm−1, and broadband absorption spectroscopy from 480nm to 500nm. Langmuir probe measurements yield the electron density and temperature. Confronting this data to the model shows that the model overestimates the molecular dissociation and the electron density. These discrepancies can be partly explained by underestimated power losses phenomena in the plasma, possibly linked to its molecular and electronegative nature. This work gives leads for future theoretical work and diagnostics on I2 plasmas. It proposes an updated model and a set of new diagnostics for use to further develop propulsion systems

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Charoy, Thomas. "Numerical study of electron transport in Hall thrusters." Thesis, Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAX046.

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Анотація:

Ces dernières années, le nombre de satellites en orbite autour de la Terre a augmenté de manière exponentielle. Grâce à leur faible consommation en carburant, de plus en plus de propulseurs électriques sont utilisés à bord de ces satellites, notamment le propulseur à effet Hall qui est l’un des plus efficaces. De la diversité des applications découle le besoin d’avoir des propulseurs de taille et puissance variables. Cependant, la physique des propulseurs à effet Hall est encore méconnue et les nouveaux designs se font de manière empirique, avec un développement long et coûteux, pour un résultat final limité. Pour pallier ce problème, des codes de simulation peuvent être utilisés mais une meilleure compréhension des phénomènes clés est alors nécessaire, plus particulièrement du transport anormal des électrons qui doit être pris en compte de manière auto-consistante pour pouvoir capturer totalement le comportement de la décharge. Ce transport étant relié à l’instabilité azimutale de dérive électronique, un code 2D particulaire existant a été amélioré pour pouvoir simuler cette direction azimutale mais aussi la direction axiale. Avant d’analyser le comportement de la décharge, ce code a été vérifié sur un cas de benchmark, avec 6 autres codes particulaires développés par différents groupes de recherches internationaux. Ce cas simplifié a été ensuite utilisé pour vérifier de manière intensive un développement analytique pour estimer la force de friction électron-ion, qui est le témoin de la contribution des instabilités azimutales sur le transport anormal. Puis, la dynamique des neutres a été rajoutée pour capturer de manière auto-consistante le comportement de la décharge. Une technique artificielle de loi d’échelle a été adoptée, avec une augmentation de la permittivité du vide, pour alléger les contraintes de stabilité du code particulaire et accélérer les simulations. Grâce à une parallélisation du code efficace, ce facteur artificiel a été réduit de manière significative, se rapprochant ainsi d’un cas proche de la réalité. La force de friction électron-ion a été observée comme étant celle qui contribuait le plus au transport anormal durant les oscillation basse-fréquence du mode de respiration. Pour finir, l’interaction complexe entre le mode de respiration, l’instabilité de transit des ions et l’instabilité de dérive électronique a aussi été étudiée, avec la formation de structures azimutales à grande longueur d’onde, associées à un plus grand transport anormal
In the last decade, the number of satellites orbiting around Earth has grown exponentially. Thanks to their low propellant consumption, more and more electric thrusters are now used aboard these satellites, with the Hall thrusters being one of the most efficient. From the diversity of applications stems the need of widening the thruster power capabilities. However, due to a lack of knowledge on Hall thruster physics, this scaling is currently done empirically, which limits the efficiency of the newly developed thrusters and increases the development time and cost. To overcome this issue, numerical models can be used but a deeper understanding on key phenomena is still needed, more specifically on the electron anomalous transport which should be self-consistently accounted for to properly capture the discharge behaviour.As this transport is related to the azimuthal electron drift instability, an existing 2D Particle-In-Cell code was further developed to simulate this azimuthal direction along with the axial direction in which the ions are accelerated, producing the thrust. Prior to analyse the discharge behaviour, this code has been verified on a benchmark case, with 6 other PIC codes developed in different international research groups. This simplified case was later used to stress-test previous analytical developments to approximate the instability-enhanced electron-ion friction force which represents the contribution of the azimuthal instabilities to the anomalous transport. Then, the neutral dynamics has been included to capture the full self-consistent behaviour of the discharge. We used an artificial scaling technique, increasing the vacuum permittivity, to relax the PIC stability constraints and speed-up the simulations. Thanks to an efficient code parallelisation, we managed to reduce this scaling factor to a small value, hence simulating a case close to reality. The electron-ion friction force was found to be the main contributor to the anomalous transport throughout the whole low-frequency breathing mode oscillations. Finally, the complex interaction between the breathing mode, the ion-transit time instabilities and the azimuthal electron drift instabilities has been studied, with the formation of long-wavelength structures associated with an enhanced anomalous transport

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Renard, Sylvain. "Validation «Hardware in the loop » de l’architecture de commande embarquée du groupe moto-propulseur hybride pour véhicules industriels." Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0131/these.pdf.

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Анотація:

[Le développement de véhicules de moins en moins polluants entraine une complexification des architectures électroniques embarquées liées au groupe motopropulseur ce qui accroît le risque de panne. L’objectif de nos travaux est de développer une plateforme de simulation HIL (Hardware In the Loop) permettant de vérifier la conformité des calculateurs embarqués associés à un véhicule industriel hybride de configuration parallèle, vis-à-vis de leurs spécifications. A partir de l’analyse des plans de vérification, nous avons défini une démarche de construction de cette plateforme, le but étant de définir le périmètre nécessaire et le type de modélisation requis pour couvrir l’ensemble des tests. Une attention particulière a été apportée dans la construction des modèles de la machine électrique, du convertisseur DC/AC ou de la boîte de vitesses par l’intermédiaire du langage bond-graph. L’efficacité de cette démarche a pu être démontrée par la réalisation effective des plans de vérification. ]
[The development of vehicles less polluting leads to more complex electronic architectures related to the powertrain, which increases the risk of failure. The main objective of our work is to develop a HIL (Hardware In the Loop) simulation platform in order to verify the electronic system compliance, in charge of a parallel hybrid powertrain management, in relation to its specifications. From verification plans analysis, we have defined a method to build a specification booklet for the HIL platform development; the aim was to define the necessary area and the type of the required modelling to cover the complete verification plan. A special care has been brought in the development of the models of electrical machine, DC/AC converter or gearbox with the help of bond graph language. The efficiency of this method has been proved with the effective achievement of ECU verification plans. . ]

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Souffran, Gwenaëlle. "Dimensionnement de la chaîne de traction d'un véhicule électrique hybride basé sur une modélisation stochastique de ses profils de mission." Phd thesis, Université de Nantes, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00782511.

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Анотація:

A l'heure où l'automobile doit répondre à des enjeux environnementaux majeurs, le dimensionnement de la chaîne de traction est l'une des problématiques clef dans la conception d'un véhicule électrique hybride afin d'améliorer sa consommation énergétique. Dans ce contexte, nous proposons de pré-dimensionner les éléments de la chaîne de traction (moteur thermique, machine électrique et batterie) en considérant les profils de mission liés à l'usage du véhicule (urbain, extra-urbain) et sans choix a priori, ni de la structure (série ou parallèle), ni de la puissance nominale des composants. L'originalité des travaux repose ainsi sur deux axes. D'une part, un modèle de l'usage d'un véhicule est développé afin de caractériser une mission définie par le trio de variables {vitesse ; accélération ; inclinaison}. Ce modèle, basé sur la matrice de Markov, permet de conserver la corrélation entre les trois variables ainsi que leurs caractéristiques statistiques. Suite à cette modélisation, de nombreuses missions peuvent être générées aléatoirement. D'autre part, la chaîne de traction hybride est modélisée selon une approche par flux de puissance pour les deux structures série et parallèle. Des modèles génériques adimensionnels des composants sont alors utilisés de manière à ne pas faire de choix a priori sur leur valeur nominale et une stratégie de gestion de l'énergie en ligne maximisant le rendement de la chaîne de traction est proposée. Enfin, un algorithme de dimensionnement a été développé de manière à minimiser la consommation de carburant du véhicule sur un ensemble de missions simulées. Le dimensionnement obtenu est donc optimisé par rapport à l'usage prévu du véhicule.

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