Academic literature on the topic 'Micro-générateur'

Les Nations Unies ont proclamé l’année 2005 "Année Internationale du Microcrédit". A cette occasion, la Plate-forme belge de la microfinance et la Coopération belge au développement (DGCD) organisent les 3 et 4 mars un séminaire de réflexion sur la microfinance. Dans le dernier numéro de Regards économiques, Valérie de Briey, qui est responsable de recherches au Cerisis, membre de la plate-forme belge de microfinance et du GRAP-OSC (CUD-DGCD), dresse un large panorama du rôle et des missions de la microfinance dans les pays en développement. Elle présente également les questions importantes qui seront débattues lors du séminaire des 3 et 4 mars. Ce communiqué résume les principaux points de son étude. De tous temps, de nombreuses activités de taille très réduite (qualifiées habituellement de micro-entreprises) se sont développées dans les pays du Sud, bien souvent partiellement ou totalement en marge des règles législatives et administratives, pour permettre aux populations pauvres de subsister. Celles-ci regroupent des activités aussi diverses que marchands ambulants, petits artisans, kiosques à journaux, taxis, vendeurs de rue, bazars, etc. Parmi les multiples contraintes auxquelles sont confrontées les micro-entreprises, la difficulté d’accès à des sources de financement extérieures représente encore aujourd’hui une entrave principale à leur bon développement. Elles ont en effet besoin d'un capital suffisant pour financer leurs équipements, leurs achats de fournitures, de matières premières, etc. Or, ce capital leur a longtemps fait défaut car les petites sommes demandées par ces micro-entrepreneurs, l’absence de garantir à offrir et bien souvent la nature risquée du projet rebutaient les banques commerciales traditionnelles. C’est pourquoi différents intermédiaires financiers spécialisés dans l’attention à ce type de clientèle ont vu le jour. Ces intermédiaires sont souvent qualifiés d’ «institutions de microfinance» (IMF). Leur rôle consiste à offrir des services financiers de base (épargne, crédit, assurance, transfert de fonds, etc.), aux montants réduits, à des populations pauvres afin de leur donner la possibilité d’investir et de se prémunir en cas de coups durs (conditions climatiques défavorables à la production, dépenses imprévues liées à une maladie ou à la perte de biens, etc.). Par ailleurs, la microfinance favorise également des retombées positives sur la famille en général : amélioration des conditions de vie, valorisation de l’auto-estime, financement de la scolarisation, des soins de santé, etc.). Il a cependant fallu attendre les années quatre-vingt pour que ce secteur soit véritablement reconnu comme générateur de revenus et créateur d’emplois. Depuis lors, il fait l’objet d’une attention toute particulière de la part tant des praticiens du développement, des politiciens que des chercheurs universitaires. Aujourd’hui, la micro-finance fait partie intégrante des politiques de développement des pays pauvres. En 1998 déjà, l’Assemblée Générale des Nations Unies avait proclamé l’année 2005 l’Année Internationale du micro-crédit pour marquer l’importance de cet instrument pour éradiquer la pauvreté. Son objectif à l’époque était de réduire de moitié les populations pauvres qui vivent sous le seuil de pauvreté d’ici 2015 (Objectifs de Développement pour le Millénaire). Depuis les expériences pionnières jusqu’à sa forte médiatisation de nos jours, le champ de la microfinance a fortement évolué. Il existe une pluralité d’institutions de microfinance faisant appel à des statuts juridiques différents (fondations, coopératives d’épargne et de crédit, institutions publiques, sociétés anonymes, etc.) dont les modes de fonctionnement et les objectifs diffèrent fortement. Les IMF sont aujourd’hui largement tributaires d’un discours néo-libéral prônant l’absolutisation du marché et l’adoption d’une démarche commerciale. Pour des institutions telles que Banque Mondiale ou les Nations Unies, il faut en effet parvenir à la construction de «marchés financiers intégrants» afin de mettre en place des systèmes de microfinance pérennes et qui touchent un grand nombre de populations pauvres. Elles préconisent dès lors l’institutionnalisation des programmes de microfinance, autrement dit, la mise en place d’institutions de microfinance rentables, répondant aux lois des marchés financiers concurrentiels et faisant appel à un mode de gouvernance efficace. Pour ces organismes en effet, les institutions à vocation sociale (de type ONG) sont la plupart du temps fragiles, tributaires des subsides en provenance des bailleurs de fonds et disposent d’une capacité limitée à faire face à la demande massive de microcrédits. D’autres personnes au contraire, principalement des acteurs de terrain soucieux de rester au service des plus démunis, s’interrogent sur les dérives potentielles de l’adoption d’une telle démarche et craignent que la poursuite de but de lucre conduise à l’écartement d’une clientèle plus défavorisée afin de satisfaire les critères de rentabilité propres aux marchés financiers. Elles réclament notamment le maintien de subsides. Cette opposition entre ces deux visions de la microfinance constitue ce que Morduch (1998) a qualifié de "microfinance schism". Ce schisme est également marqué par les méthodes d’évaluation auxquelles recourent les partisans de chacune des deux approches (études d’impact, instruments de rating, etc.). Plus qu’antagonistes, ces deux visions de la microfinance sont, selon Valérie de Briey, complémentaires. La pertinence de l’une ou l’autre doit s’évaluer au regard des acteurs en présence, de la cible poursuivie, de la densité de population, de la technologie disponible, du contexte économique, institutionnel, etc. La pérennité d’une IMF ne pourra en effet être atteinte que dans la mesure où l’institution peut opérer à grande échelle et avoir un volume d’activité tel que le point d’équilibre puisse être atteint. Il est donc par exemple nécessaire que la densité de la population soit suffisamment importante pour toucher un grand nombre d’emprunteurs. Par ailleurs, l’IMF doit également disposer d’une technologie appropriée pour évaluer rapidement les demandes de crédit et maintenir à jour l’information commerciale et financière. Sans ces conditions, la productivité des membres internes à l’IMF ne pourra pas être suffisante et la croissance du portefeuille assurée. Par ailleurs, dans le choix de l’approche dans laquelle doit s’inscrire l’IMF, il importe également selon Valérie de Briey de se pencher sur le degré de précarité de la cible visée. Certaines institutions, soucieuses de veiller à la rentabilité de leurs opérations de prêts, excluent en effet de leurs clients, certains secteurs d’activité jugés comme trop risqués (citons en autres les conducteurs de taxi) et mettent des conditions d’accès telles que de nombreux micro-entrepreneurs se trouvent hors des conditions d’accès (comme par exemple l’ancienneté minimale exigée ou le degré de formalisation de la micro-entreprise). Il y a donc place dans certaines zones géographiques pour la coexistence d’IMF différenciées (par exemple des sociétés anonymes adoptant une logique de rentabilité et des ONG adoptant une logique de développement de populations pauvres). Il est donc nécessaire, conclut l’auteur, que les limites du discours dominant orienté sur une approche de marchés soient reconnues et que les bailleurs de fonds adoptent une attitude différenciée selon les intermédiaires financiers considérés, et le contexte économique, social et institutionnel du pays dans lequel ces intermédiaires opèrent. Il faudrait en outre que les bailleurs de fonds adoptent des critères d’évaluation des IMF en cohérence avec la mission poursuivie par l’institution d’appui et ses valeurs fondatrices. Plus qu’antagonistes, les différentes méthodes d’évaluation proposées dans le champ de la microfinance sont, de l’avis de Valérie de Briey, elles aussi complémentaires. Leur utilité dépend tout à la fois de la mission de l’IMF (à vocation sociale ou financière), de la ou des personnes qui évaluent (bailleurs de fonds, membres internes, etc.), de la perspective adoptée (du point de vue des clients, des bailleurs de fonds, de l’institution, etc.) et des moyens dont disposent les évaluateurs. L’important est que les personnes en présence s’accordent sur l’objet de l’évaluation. L’auteur anticipe ainsi sur certaines questions qui seront débattues lors d’un séminaire de réflexion organisé par la plate-forme belge de Microfinance et la DGCD les 3 et 4 mars au Palais d’Egmont à Bruxelles à l’occasion de l’année 2005 proclamée «Année Internationale du Microcrédit» par les Nations Unies.

Les Nations Unies ont proclamé l’année 2005 "Année Internationale du Microcrédit". A cette occasion, la Plate-forme belge de la microfinance et la Coopération belge au développement (DGCD) organisent les 3 et 4 mars un séminaire de réflexion sur la microfinance. Dans le dernier numéro de Regards économiques, Valérie de Briey, qui est responsable de recherches au Cerisis, membre de la plate-forme belge de microfinance et du GRAP-OSC (CUD-DGCD), dresse un large panorama du rôle et des missions de la microfinance dans les pays en développement. Elle présente également les questions importantes qui seront débattues lors du séminaire des 3 et 4 mars. Ce communiqué résume les principaux points de son étude. De tous temps, de nombreuses activités de taille très réduite (qualifiées habituellement de micro-entreprises) se sont développées dans les pays du Sud, bien souvent partiellement ou totalement en marge des règles législatives et administratives, pour permettre aux populations pauvres de subsister. Celles-ci regroupent des activités aussi diverses que marchands ambulants, petits artisans, kiosques à journaux, taxis, vendeurs de rue, bazars, etc. Parmi les multiples contraintes auxquelles sont confrontées les micro-entreprises, la difficulté d’accès à des sources de financement extérieures représente encore aujourd’hui une entrave principale à leur bon développement. Elles ont en effet besoin d'un capital suffisant pour financer leurs équipements, leurs achats de fournitures, de matières premières, etc. Or, ce capital leur a longtemps fait défaut car les petites sommes demandées par ces micro-entrepreneurs, l’absence de garantir à offrir et bien souvent la nature risquée du projet rebutaient les banques commerciales traditionnelles. C’est pourquoi différents intermédiaires financiers spécialisés dans l’attention à ce type de clientèle ont vu le jour. Ces intermédiaires sont souvent qualifiés d’ «institutions de microfinance» (IMF). Leur rôle consiste à offrir des services financiers de base (épargne, crédit, assurance, transfert de fonds, etc.), aux montants réduits, à des populations pauvres afin de leur donner la possibilité d’investir et de se prémunir en cas de coups durs (conditions climatiques défavorables à la production, dépenses imprévues liées à une maladie ou à la perte de biens, etc.). Par ailleurs, la microfinance favorise également des retombées positives sur la famille en général : amélioration des conditions de vie, valorisation de l’auto-estime, financement de la scolarisation, des soins de santé, etc.). Il a cependant fallu attendre les années quatre-vingt pour que ce secteur soit véritablement reconnu comme générateur de revenus et créateur d’emplois. Depuis lors, il fait l’objet d’une attention toute particulière de la part tant des praticiens du développement, des politiciens que des chercheurs universitaires. Aujourd’hui, la micro-finance fait partie intégrante des politiques de développement des pays pauvres. En 1998 déjà, l’Assemblée Générale des Nations Unies avait proclamé l’année 2005 l’Année Internationale du micro-crédit pour marquer l’importance de cet instrument pour éradiquer la pauvreté. Son objectif à l’époque était de réduire de moitié les populations pauvres qui vivent sous le seuil de pauvreté d’ici 2015 (Objectifs de Développement pour le Millénaire). Depuis les expériences pionnières jusqu’à sa forte médiatisation de nos jours, le champ de la microfinance a fortement évolué. Il existe une pluralité d’institutions de microfinance faisant appel à des statuts juridiques différents (fondations, coopératives d’épargne et de crédit, institutions publiques, sociétés anonymes, etc.) dont les modes de fonctionnement et les objectifs diffèrent fortement. Les IMF sont aujourd’hui largement tributaires d’un discours néo-libéral prônant l’absolutisation du marché et l’adoption d’une démarche commerciale. Pour des institutions telles que Banque Mondiale ou les Nations Unies, il faut en effet parvenir à la construction de «marchés financiers intégrants» afin de mettre en place des systèmes de microfinance pérennes et qui touchent un grand nombre de populations pauvres. Elles préconisent dès lors l’institutionnalisation des programmes de microfinance, autrement dit, la mise en place d’institutions de microfinance rentables, répondant aux lois des marchés financiers concurrentiels et faisant appel à un mode de gouvernance efficace. Pour ces organismes en effet, les institutions à vocation sociale (de type ONG) sont la plupart du temps fragiles, tributaires des subsides en provenance des bailleurs de fonds et disposent d’une capacité limitée à faire face à la demande massive de microcrédits. D’autres personnes au contraire, principalement des acteurs de terrain soucieux de rester au service des plus démunis, s’interrogent sur les dérives potentielles de l’adoption d’une telle démarche et craignent que la poursuite de but de lucre conduise à l’écartement d’une clientèle plus défavorisée afin de satisfaire les critères de rentabilité propres aux marchés financiers. Elles réclament notamment le maintien de subsides. Cette opposition entre ces deux visions de la microfinance constitue ce que Morduch (1998) a qualifié de "microfinance schism". Ce schisme est également marqué par les méthodes d’évaluation auxquelles recourent les partisans de chacune des deux approches (études d’impact, instruments de rating, etc.). Plus qu’antagonistes, ces deux visions de la microfinance sont, selon Valérie de Briey, complémentaires. La pertinence de l’une ou l’autre doit s’évaluer au regard des acteurs en présence, de la cible poursuivie, de la densité de population, de la technologie disponible, du contexte économique, institutionnel, etc. La pérennité d’une IMF ne pourra en effet être atteinte que dans la mesure où l’institution peut opérer à grande échelle et avoir un volume d’activité tel que le point d’équilibre puisse être atteint. Il est donc par exemple nécessaire que la densité de la population soit suffisamment importante pour toucher un grand nombre d’emprunteurs. Par ailleurs, l’IMF doit également disposer d’une technologie appropriée pour évaluer rapidement les demandes de crédit et maintenir à jour l’information commerciale et financière. Sans ces conditions, la productivité des membres internes à l’IMF ne pourra pas être suffisante et la croissance du portefeuille assurée. Par ailleurs, dans le choix de l’approche dans laquelle doit s’inscrire l’IMF, il importe également selon Valérie de Briey de se pencher sur le degré de précarité de la cible visée. Certaines institutions, soucieuses de veiller à la rentabilité de leurs opérations de prêts, excluent en effet de leurs clients, certains secteurs d’activité jugés comme trop risqués (citons en autres les conducteurs de taxi) et mettent des conditions d’accès telles que de nombreux micro-entrepreneurs se trouvent hors des conditions d’accès (comme par exemple l’ancienneté minimale exigée ou le degré de formalisation de la micro-entreprise). Il y a donc place dans certaines zones géographiques pour la coexistence d’IMF différenciées (par exemple des sociétés anonymes adoptant une logique de rentabilité et des ONG adoptant une logique de développement de populations pauvres). Il est donc nécessaire, conclut l’auteur, que les limites du discours dominant orienté sur une approche de marchés soient reconnues et que les bailleurs de fonds adoptent une attitude différenciée selon les intermédiaires financiers considérés, et le contexte économique, social et institutionnel du pays dans lequel ces intermédiaires opèrent. Il faudrait en outre que les bailleurs de fonds adoptent des critères d’évaluation des IMF en cohérence avec la mission poursuivie par l’institution d’appui et ses valeurs fondatrices. Plus qu’antagonistes, les différentes méthodes d’évaluation proposées dans le champ de la microfinance sont, de l’avis de Valérie de Briey, elles aussi complémentaires. Leur utilité dépend tout à la fois de la mission de l’IMF (à vocation sociale ou financière), de la ou des personnes qui évaluent (bailleurs de fonds, membres internes, etc.), de la perspective adoptée (du point de vue des clients, des bailleurs de fonds, de l’institution, etc.) et des moyens dont disposent les évaluateurs. L’important est que les personnes en présence s’accordent sur l’objet de l’évaluation. L’auteur anticipe ainsi sur certaines questions qui seront débattues lors d’un séminaire de réflexion organisé par la plate-forme belge de Microfinance et la DGCD les 3 et 4 mars au Palais d’Egmont à Bruxelles à l’occasion de l’année 2005 proclamée «Année Internationale du Microcrédit» par les Nations Unies.

Les travaux présentés s'inscrivent dans le contexte de la micro-génération et de la gestion d'énergie pour systèmes autonomes. Il s'agit du développement d'un micro générateur discoïde, à aimants, sans fer et compatible avec des IJ-turbines à gaz ou à air comprimé opérant à haute vitesse de rotation (10 - 1 000 ktr/min). Le modèle multiphysique établi permet d'évaluer la performance des μ-générateurs magnétiques en fonction de leurs conditions de travail et de leurs paramètres géométriques. Un premier prototype intégré produit une puissance de 15 mW à 60 000 trs/min, un second prototype produit 5 W à 380 000 tr/min avec ηel ≈57 %. Les convertisseurs de faible puissance associés aux micro-alternateurs triphasés basse tension sont ensuite étudiés. Un micro-redresseur triphasé, sans seuil et entièrement autonome a été monolitiquement intégré en technologie CMaS 0,35 μm. La caractérisation a prouvé sa pleine fonctionnalité ainsi que les bonnes performances
This thesis deals with electric micro-generation and micro-energy management. The developed micro-generator is a millimetre-scale, planar, axial-flux, ironless, permanent magnet, synchronous machine compatible with fast rotating MEMS turbines. Established multiphysical model enables the magnetic generator performance estimation in dependence on its operating point and geometry. A 8mm diameter magnetic micro-generator has been successfully tested to speeds up to 380 000 rpm ; at this speed it generates 5W with an electrical efficiency of 57%. A prototype of a fully integrated micro-turbo-generator generated about 15mV at 60000 rpm. Low power AC/DC micro converters for low voltage micro generators were also studied. A three-phase, high efficiency, low voltage, low power and fully autonomous micro rectifier was monolithically integrated in the CMas 0,35 μm technology. The tests on the μ-rectifier cou pied to the magnetic generator confirmed its functionality and high efficiency

Les travaux de cette thèse visent à étudier un système de micro-cogénération de structure innovante motorisé par un moteur Stirling à piston libre " double effet ". Ce système est caractérisé par un fort couplage entre la partie thermo-mécanique et la partie mécano-électrique, assurée par une génératrice à induction linéaire tubulaire à mover massif. En effet, le piston de compression joue également le rôle du mover de la machine électrique. Le modèle thermo-mécanique non-linéaire du moteur Stirling " double effet " a été tout d'abord rappelé ce qui a permis de dégager le mode de couplage optimal entre le moteur thermique et la génératrice électrique. Ensuite, l'étude de la partie génératrice électrique a porté sur la validation numérique et expérimentale du modèle électromagnétique par la résolution des équations de Maxwell en magnétodynamique, sur l'identification des paramètres de la machine linéaire en combinant les méthodes théoriques avec les essais expérimentaux et finalement sur la réalisation expérimentale de la commande vectorielle à flux orienté afin de maîtriser la force résistante en régime oscillatoire. Puis, la chaîne des convertisseurs d'électronique de puissance qui assure la connexion du système électrogène au réseau domestique a été étudiée en vue d'adapter la production électrique aux contraintes du réseau. Ensuite, un " banc d'essai virtuel " du système global a été réalisé à l'aide de Matlab/ Simulink, mettant en place le modèle thermo-mécanique non-linéaire du moteur Stirling " double effet ", le modèle dynamique de la génératrice à induction linéaire tubulaire, le modèle des convertisseurs statiques ainsi que les commandes associées : commande P.I.D en position, commande vectorielle à flux orienté, et commande PFC. Le " banc d'essai virtuel " a permis de valider le couplage des modèles, les performances des commandes ainsi que le fonctionnement stabilisé du système en mode oscillatoire. Puis, sous l'hypothèse d'un contrôle/ commande du système parfait, un modèle global aux " valeurs moyennes instantanées ", appelé " plateforme énergétique ", a été établi. Ce modèle est d'exécution rapide, compatible avec un outil d'optimisation " multi-variables ", " multi-objectifs ". Enfin, l'étude de dimensionnement optimale de la chaîne électromécanique complète du système basé sur l'algorithme génétique NSGA-II a permis d'obtenir plusieurs solutions significative afin de maximiser la puissance électrique injectée au réseau et de minimiser le coût total de la chaîne. Le temps de rentabilité optimal du système est également considéré à la fin de cette thèse.

Ces travaux s'inscrivent dans la problématique de l'alimentation autonome de systèmes électroniques communicants fondée sur la récupération de l'énergie disponible dans l'environnement humain. Cette thèse traite du dimensionnement d'un générateur multisource (thermique, photovoltaïque et cinétique) avec stockage d'énergie. Afin d'optimiser le dimensionnement d'un tel système dans un contexte de ressources paramétrables, des modèles génériques, adaptés à une large plage de dimensions, ont été établis, à partir de technologies déjà existantes, et validés expérimentalement. L'approche système a permis d'étudier les nombreux couplages multiphysiques existants et de mieux dimensionner le système. Ainsi, il a été montré qu'optimiser le rendement global de toute la chaîne de conversion d'énergie conduit à des solutions différentes de celles résultant d'une optimisation du dimensionnement de chaque organe pris séparément. Enfin, dans la dernière partie de cette thèse, une étude a été menée sur l'impact du profil de consommation sur le dimensionnement du système. Cette étude a permis, sur le cas particulier d'une application réelle, de mettre en évidence le potentiel d'une gestion d'énergie en cas de ressources faibles notamment par l'adaptation des profils de consommation.

Cette thèse porte sur le développement d’un cogénérateur résidentiel constitué d’un générateur linéaire asynchrone entraîné par deux moteurs Stirling fonctionnant en mode ‘piston libre double effet’. Les critères caractérisant un tel cogénérateur sont décrits ainsi que ses différents modes d’utilisation dans le domaine résidentiel. Les différentes technologies sont passées en revue.Les équations de la mécanique sur lesquelles se fondent le contrôle du couplage thermoélectrique du cogénérateur et sa stabilité y sont définies. Le générateur électrique est modélisé en vue de calculer les grandeurs électriques des équations à bobines couplées et les grandeurs du schéma électrique équivalent, ce schéma permet d’inverser le modèle.Les résultats des modèles analytiques sont validés par des mesures faites sur des maquettes spécialement conçues. Une étude paramétrique de la structure du générateur a permis d’optimiser ses performances. Les équations de la mécanique et le modèle électrique sont utilisés pour poser les bases d’une optimisation ‘système’ du cogénérateur
This thesis focuses on the development of a residential cogenerator which consists of a linear induction generator driven by two Stirling engines, free-piston double-acting operating mode. The criteria characterizing such cogenerator are described and its various modes of use in the residential sector. The various technologies are reviewed.The equations of mechanics that underlie the control of the coupling of thermoelectric cogeneration and stability are defined.The electric generator is modeled to calculate the electrical coil coupled equations and the magnitudes of the equivalent circuit, this scheme allows us to reverse the pattern. The results of analytical models are validated by measurements on specially designed models. A parametric study of the structure of the generator has optimized its performances. The equations of mechanical and electrical model are used to lay the groundwork for optimization of all the cogenerator, considered as a system

Cette thèse s'inscrit dans la continuité des travaux menés sur les problématiques de la gestion d’énergie dans les systèmes multi-sources par le laboratoire GREAH. Elle est financée par la région Haute Normandie. Ce rapport présente quelques topologies des convertisseurs DC/DC utilisables à la fois pour les applications des véhicules hybrides électriques et des micro- réseaux résidentiels. Les topologies étudiées sont basées sur les convertisseurs DC/DC du type dévolteur-survolteur et dévolteur – entrelacé. Deux méthodes originales de la gestion d’énergie électrique pour les systèmes multi-sources sont proposées et leurs performances évaluées. Les méthodes de commande proposées permettent de découpler le rôle de la source principale d'énergie (batterie au lithium ou pile à combustible) à celui de la source de puissance (supercondensateurs), puis de gérer les échanges énergétiques entre les sources et la charge. Les méthodes proposées (approche fréquentielle et répartition de la puissance moyenne) consistent à décomposer le courant de la charge ou de la source polluante en deux composantes. La composante dynamique appelée composante haute fréquence est affectée aux supercondensateurs et la composante aux variations lentes ou nulle appelée composante basse fréquence est attribuée à la batterie au lithium ou à la pile à combustible. Pour une raison de coût, le banc expérimental est réalisé à l'échelle réduite. Les résultats expérimentaux obtenus ont permis d’évaluer les performances des topologies et des stratégies commande proposées
This thesis is a continuation of the works based on the multi-source systems power management problems started by GREAH laboratory. It is funded by the “Haute Normandie Region”. This report presents some topologies of the DC/DC converters used in the hybrid electric vehicles applications, and the residential micro-grids ones. The studied topologies are based on the DC/DC converters such as the buck-boost and the interleaved-buck converters. Two original methods for electrical energy management in the multi-source systems are proposed and their performances are evaluated. The proposed methods enable to decouple the role of the energy source (lithium battery or fuel cell) compared to the power source (supercapacitors), and then manage the energetic exchange between the sources and the load. The proposed methods (frequency approach and distribution of the average power) consist to decompose the current of the load or the current from the pollution source into two components. The dynamic component called high frequency component is assigned to the supercapacitors, and the components which present slow variations or null called low frequency component is attributed to the lithium battery or fuel cell. For reasons of cost, the experimental test bench is carried out in the reduced scale. The obtained experimental results are used to evaluate the performance of topologies and control strategies proposed

Les sources classiques d'énergie distribuée (DER) fournissant de l'énergie aux microgrids (généralement des groupes électrogènes diesel) sont progressivement remplacées par les onduleurs basés sur des sources d'énergie renouvelables (RES). Cependant, l'intermittence des sources d'énergie renouvelables pose des problèmes de stabilité majeurs, en particulier dans le contexte des microgrids, notamment parce que ces sources diminuent l'inertie disponible du réseau. Par conséquent, les stratégies de contrôle traditionnelles pour les onduleurs, qui interfacent les différents DER connectés au microgrid, doivent être adaptées.Le générateur virtuel synchrone (VSG) est l’une des solutions les plus populaires pouvant participer à l’augmentation de l’inertie des microgrids et pouvant être intégré dans les études de stabilité traditionnelles car il présente des similitudes avec une machine synchrone. Le VSG étant encore un concept récent, principalement pris en compte pour l'intégration de la DER dans un microgrid, diverses problématiques demeurent non résolues (certaines d'entre elles sont abordées dans ce manuscrit). De plus, les différentes solutions trouvées dans la littérature ne prennent pas en compte les aspects industriels et pratiques de son développement (également pris en compte dans cette thèse industrielle).Cette thèse est dédiée aux onduleurs basés sur le VSG et à leur intégration dans des microgrids à forte pénétration d'énergie renouvelable variable. Cette thèse a été réalisée grâce à la coopération de deux laboratoires, G2Elab et Gipsa-Lab, en collaboration avec Schneider Electric et son équipe de R & D, Power Conversion
The classical distributed energy resources (DER) supplying energy to microgrids (usually diesel generator-sets) are progressively supplanted by supplier based on renewable energy sources (RES). However, the intermittency of RES leads to major stability issues, especially in the context of microgrids, notably because these sources usually decrease the available inertia of the grid. Hence, the traditional control strategies for inverters, interfacing the various DERs connected to the microgrid, needs adapting.The virtual synchronous generator (VSG) is one of the most popular solution that can participate in increasing the microgrids inertia and that could be integrated into traditional stability studies because it presents similarities with a synchronous machine. As the VSG is still a recent concept, mostly considered for the DER integration in microgrid, various problematics remain unresolved (some of which are addressed in this manuscript). In addition, the different solutions that can be found in the literature do not consider the industrial and practical aspect of its development (also considered in this industrial thesis).This thesis is dedicated to the VSG-based inverters and their integration in microgrids with a high level of variable renewable energy penetration. This PhD have been carried out thanks to the cooperation between two laboratories, G2Elab and Gipsa-Lab, in collaboration with Schneider Electric and its R&D team, Power Conversion

Les réseaux de capteurs communiquant sans fil offrent des possibilités extrêmement intéressantes pour l'application de surveillance de santé de structures, et particulièrement dans le secteur aéronautique. Cependant les capteurs qui constituent chaque noeud du réseau ne disposent pas de ressources énergétiques permanentes et leur autonomie énergétique sur de longues périodes est un problème. Avec la réduction de la consommation des composants électroniques et des capteurs, une solution possible et explorée depuis une dizaine d'années par nombreuses équipes consiste à récupérer l'énergie disponible dans son environnement, de la stocker et la gérer pour alimenter le capteur. Nous proposons dans cette thèse d'exploiter le potentiel énergétique des vibrations mécaniques d'une structure aéronautique pour alimenter un capteur de surveillance de santé de structure aéronautique. Notre contribution porte sur la conception et l'intégration sur silicium d'un générateur piézoélectrique miniature et d'un micro dispositif de stockage capacitif. Concernant le générateur piézoélectrique, l'élaboration d'un modèle à éléments finis (COMSOL) couplées avec une description SPICE du circuit de charge, a permis de concevoir - une structure optimisée consistant en 4 poutres monomorphes (Si/PZT) capable de générer des puissance électrique > ?W et des tension > V en dépit de puissance mécaniques incidentes faibles : vibrations de 0,1g-0,5g @40-80 Hz. Ce dispositif a ensuite été réalisé sur silicium à l'aide de technologies MEMS et de l'usinage laser femtoseconde. Le dispositif de stockage conçu et intégré sur silicium est un condensateur à double couche électrochimique. Les différentes briques technologiques développées concernent l'optimisation des géométries d'électrodes, le dépôt de la matière active et l'encapsulation hermétique de l'électrolyte organique en atmosphère anhydre. Un modèle VHDL-AMS des deux éléments (récupérateur et stockage) réalisés est proposé et une simulation du systè me sur un cas d'utilisation simple est comparée à l'expérience.

Un système hybride multi-source est étudié dans cette thèse pour la génération dispersée basée sur des sources d'énergie renouvelable et des systèmes de stockage d'énergie. Il comprend un générateur éolien comme source d'énergie primaire, des super-condensateurs comme système de stockage à dynamique rapide, des piles à combustible et des électrolyseurs comme système de stockage sur le long terme sous forme d'hydrogène. Ils sont tous connectés à un bus continu commun et un onduleur est utilisé pour la connexion du système entier au réseau. Dans ce mémoire, nous avons présenté la modélisation du système, la conception du contrôle y compris des stratégies de répartition des flux de puissance et la gestion énergétique. Cette centrale hybride peut finalement générer des puissances lissées et contrôlables comme la plupart des générateurs classiques. Les performances ont été testées en simulation numérique et aussi sur un prototype expérimental. Les contributions scientifiques principales de cette thèse sont les suivantes : l'utilisation et l'adaptation des formalismes pour la modélisation des systèmes complexes et la conception de leur commande ; la conception et la réalisation expérimentale des émulateurs pour réduire le temps et le cout du développement du prototype expérimental ; la proposition et la validation de deux stratégies de gestion des puissances pour la régulation du bus continu et le contrôle des puissances transitées au réseau et enfin la proposition des stratégies de supervision énergétique avec la définition des modes de fonctionnement pour le générateur actif éolien afin d'assurer une disponibilité énergétique

L'intégration de panneaux photovoltaïques dans un système électrique réduit la consommation des sources fossiles et apporte des avantages environnementaux. Toutefois, l'intermittence et les fluctuations de puissance détériorent la qualité d'alimentation électrique. La solution proposée est d'ajouter des éléments de stockage, coordonnés par un contrôleur local qui gère les flux de puissance entre toutes les sources et la disponibilité énergétique. Ce générateur actif PV peut générer des références de puissance et fournir des services " système " au réseau électrique. Puis les concepts liés au micro réseau sont transposés pour concevoir un système central de gestion de l'énergie d'un réseau électrique résidentiel, qui est alimenté par des générateurs actifs PV et une micro turbine à gaz. Un réseau de communication est utilisé pour échanger des données et des références de puissance. Un système de gestion de l'énergie est développé avec différentes fonctions de contrôle sur des échelles de temps différentes afin de maximiser l'utilisation de l'énergie PV. Une planification opérationnelle quotidienne est conçue par un algorithme déterministe, qui utilise la prédiction d'énergie PV et de la charge. Puis ces références de puissance sont actualisées chaque demi-heure en tenant compte de la disponibilité de l'énergie PV et l'état des unités de stockage. Les erreurs de prévision et les incertitudes sont compensées par le réglage primaire de fréquence. Les résultats de simulation et les tests valident la conception de la commande du générateur actif photovoltaïque ainsi que le système central de gestion de l'énergie du réseau résidentiel étudié

La conception d'un microsystème de conversion d'énergie éolienne représente le cœur de cette étude. L'attention est dérivée vers le générateur sans balais à aimant permanent et auto-commutation, avec la configuration de rotor externe et des tensions électromotrices de forme trapézoïdale. L'objectif global de la thèse est représentée par la tentative de déterminer les paramètres optimaux de conception géométriques et électriques du générateur qui donne les plus faibles pertes totales dans le système, en fonctionnant sous un cycle du vent à long terme et ainsi en augmentant l'efficacité globale du système. En avance à l'optimisation, un modèle de simulation adapté doit être développé en termes de précision des résultats et du temps de simulation. Cela se fait dans la première partie de la thèse en déterminant le niveau de modélisation, ainsi que les variables de conception de chacun des composants du système. Comme l'optimisation fait appel à un algorithme pour le processus de conception, la réduction du temps de simulation a été étudiée dans la troisième et la quatrième partie de la thèse, en développant une méthode appropriée qui permet l'intégration et l'exploitation des données provenant du profil de vitesse du vent lors la détermination de la totalité des pertes de puissance du système. Par la suite, la méthode d'optimisation est présentée, même les résultats optimaux obtenus, ainsi que la comparaison de plusieurs paramètres d'entrée / sortie. Enfin, des essais expérimentaux sont également effectués sur un générateur de référence afin de vérifier la technique de commutation et de contrôle électronique
The design of a micro-wind energy conversion system represents the core of this study. The attention is derived towards the brushless DC permanent magnet generator with outer rotor configuration and trapezoidal induced back-EMF voltages. The global aim of the thesis is represented by the attempt of determining the optimal geometrical and electrical design parameters of the BLDCPM generator that give the minimum total power losses in the system, over long-term wind speed cycle operation and thereby increasing the efficiency of the overall system. In advance to the optimization, an adapted simulation model needs to be developed in terms of results accuracy and simulation time. This is done in the first part of the thesis by determining the modeling level, as well as the design variables of each component of the system. As the optimization appeals to an algorithm for the design process, the reduction of the simulation time has been investigated in the third and fourth part of the thesis by developing a suitable method that allows the integration and exploitation of the available data from the wind-speed profile when determining the totality of the power losses in the system. Afterwards, the optimization methodology is presented along with the optimum results obtained, as well as comparison of several input/output parameters. Finally, experimental tests are also carried out on a reference BLDCPM machine prototype in order to verify its electronic commutation and control technique