Дисертації з теми "Micro-générateurs"
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Trioux, Emilie. "Micro-générateurs piézoélectriques pour des applications de récupération d'énergie." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT116/document.
Анотація:
Le sujet de ce travail de thèse s'inscrit dans la récupération d'énergie thermique à l'échelle microscopique pour proposer une alternative aux matériaux thermoélectriques. L'objectif est de concevoir, fabriquer et caractériser un récupérateur microscopique pour tirer profit de l'augmentation des échanges thermiques et des fréquences d'oscillations avec la réduction d'échelle. Il est basé sur une double transduction, thermo-mécanique grâce au flambage d'une poutre bi-couche initialement courbe, et piézoélectrique.Des structures rectangulaires de différents tailles à base d'AlN et d'Al ont été fabriquées et caractérisées. La courbure transverse des plaques rectangulaires étant trop importante, des structures optimisées en forme de papillons ont par ailleurs été fabriquées et caractériséesThis PhD thesis focuses on the thermal energy harvesting at microscale to propose an alternative to thermoelectric materials. The aim is to conceive, fabricate and characterize a microscopic harvester to take profit of the increase of thermal exchanges and oscillation frequencies with the downscaling. It is based on a double-step transduction: thermo-mecanical one thanks to the thermal buckling of a bilayer plate initially curved, and piezoelectric.Rectangular structures of different sizes composed of AlN and Al have been fabricated and characterized. The transverse curvature of the rectangular plate being to high, optimized structures having a butterfly shape have also been fabricated and characterized
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Le, Scornec Julien. "Micro-générateurs aéroélectriques flexibles pour l’auto-alimentation de capteurs communicants." Thesis, Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020NANT4039.
Анотація:
L’avènement de l’Internet des Objets a fait de la récupération d’énergie ambiante un enjeu majeur dans le but d’alimenter les microsystèmes communicants. Dans ce contexte, les travaux réalisés dans cette thèse portent sur le développement d'un micro-générateur piézoélectrique flexible, capable de convertir l’énergie mécanique de faibles flux d’air. L’objectif est de rendre certains microsystèmes autonomes en énergie, ou du moins de permettre de prolonger leur durée d’utilisation avec la récupération d'énergie. Les micro-générateurs flexibles sont fabriqués à partir de films minces de zircono-titanate de plomb (PZT) de 3 μm d’épaisseur encapsulés entre des films de poly(téréphtalate d'éthylène) (PET). Le procédé de fabrication des micro-générateurs a été optimisé afin d’accroître leur rendement. Ainsi, l’optimisation de la structure d’électrodes et de la géométrie du générateur a permis de multiplier par 625 la puissance maximale récupérée. Dans cette étude, les micro-générateurs ont été soumis à différents types de sollicitations mécaniques (pot-vibrant, système de traction/compression et soufflerie) de manière à évaluer leur aptitude à la récupération d’énergie. Ainsi, les essais en soufflerie ont montré qu’il était possible de récupérer une puissance de 38 μW à 10 Hz lorsqu‘un générateur était soumis à un faible courant d'air (6 m/s). Ce générateur a permis d’alimenter un capteur de température communicant durant plusieurs cycles de mesures/envoi des donnéesThe advent of the Internet of Things has rendered the ambient energy harvesting a major issue for powering communicating microsystems. In this context, this work focuses on the development of a flexible piezoelectric micro-generator able to convert the mechanical energy from low airflows. The objective is to develop autonomous microsystems, or at least to extend their lifespan with energy harvesting. To harvest ambient energy, the flexible micro-generators are made of 3 μm-thick lead zirconate titanate (PZT) thin films encapsulated between polyethylene terephthalate (PET) films. The manufacturing process of the micro-generators has been optimized in order to increase their energy efficiency. Both the optimization of the electrode structure and the geometry of the generator made the maximum harvested power increase by a factor of 625. In this work, to characterize the energy harvesting, the micro-generators were excited with different systems (shaker, traction/compression system and wind tunnel). Thus, wind tunnel tests have shown that it was possible to harvest a power of 38 μW at 10 Hz when the generator was subjected to a low airflow (6 m/s). This generator allowed to power a communicating temperature sensor during several measurement/data transmission cycles
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Bel-Hadj, Ibrahim. "Conception de micro-générateurs thermoélectriques planaires intégrant une topologie de thermopile 2.5D." Thesis, Université de Lille (2022-....), 2022. https://pepite-depot.univ-lille.fr/ToutIDP/EDENGSYS/2022/2022ULILN005.pdf.
Анотація:
L’essor considérable des applications liées aux récents progrès de l’internet des objets (IoT) nécessite de développer de nouvelles solutions de collecte de l’énergie environnante pour alimenter les microsystèmes. L’abondance de la chaleur dans notre environnement permet aux dispositifs de récupération de l’énergie thermique d’être une des solutions. Dans ce travail, nous avons développé une famille de micro-générateurs thermoélectriques planaires (µTEG), intégrant une topologie originale de thermopile en 2.5D périodiquement repliée et distribuée sur multi-membrane, capable de convertir de manière directe la chaleur en énergie électrique utile. Cette thermopile, à grande densité d’intégration, emploie des thermocouples à base de matériaux thermoélectriques métalliques (Chromel et Constantan), associés électriquement soit en série, soit en parallèle, permettant de réduire drastiquement la résistance électrique interne de ces µTEGs, à quelques dizaines de Ohms. Pour obtenir de ces modules une puissance de sortie maximale, des modélisations numériques 3D sous COMSOL Multiphysics®, au niveau thermique, ont permis d’optimiser leur dimensionnement. La fabrication de ces dispositifs a été réalisée par des procédés compatibles CMOS, à faible coût, utilisant des matériaux non polluants, abondants, et respectueux de l’environnement. Elle a employé la technique de gravure profonde DRIE de wafers de Silicium pour libérer des membranes de longueurs ajustables permettant d’adapter la résistance thermique des µTEGs à leur environnement. Les dispositifs réalisés en centrale de technologie ont été caractérisés à l’aide de bancs de mesure spécifiques développés à cette fin. La récupération d’un Watt de chaleur permet d’atteindre des puissances électriques thermogénérées de quelques centaines de microwatts. Cela classe ces nouveaux µTEG 2.5D parmi les meilleurs µ-modules de l’état de l’art utilisant des thermoélectriques métalliquesThe tremendous growth of applications related to recent advances in the Internet of Things (IoT) requires the development of new solutions for harvesting/scavenging the environmental energy to power microsystems. The abundance of heat in our environment allows thermal energy harvesting devices to be one of the solutions. In this work, we have developed a family of planar micro-thermoelectric generators (µTEG), integrating a novel 2.5D thermopile topology periodically folded and distributed on multi-membrane, capable of converting heat directly into useful electrical energy. This thermopile, with high integration density, uses thermocouples based on metallic thermoelectric materials (Chromel and Constantan), electrically associated either in series or in parallel, allowing to reduce drastically the internal electrical resistance of these µTEGs to a few tens of Ohms. A 3D thermal modelling in COMSOL Multiphysics® was used to design the optimal dimensions of the modules so they would deliver the maximum output power. The fabrication of these devices is made by low-cost CMOS-compatible processes, using non-polluting, abundant and environmentally friendly materials. Deep reactive ionic etching (DRIE) of Silicon wafers is used to release membranes with adjustable lengths allowing to adapt the thermal resistance of these µTEGs to their environment. The devices realized in IEMN clean room, have been characterized using specific measurement benches developed for this purpose. The harvesting of one Watt of heat leads to thermo-generated electrical powers of a few hundred microwatts. This ranks these new 2.5D µTEGs among the best state-of-the-art µ-modules using metallic thermoelectrics
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Huet, Florian. "Développement de structures hybrides électromécaniques pour micro-sources d'énergie : générateurs piézoélectriques linéaires et non linéaires." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAA029/document.
Анотація:
La mise en œuvre de réseaux de capteurs communicants dans des installations industrielles, dans les transports ou le bâtiment apparaît comme un axe de développement qui permettrait d'augmenter les performances globales de ces systèmes.Par une supervision et une exploitation adaptées des informations collectées (température, niveau vibratoire, humidité, etc.), la fiabilité et les performances énergétiques pourraient être optimisées.La diminution régulière de la consommation des nouvelles générations de capteurs sans fil engendre un fort intérêt scientifique pour l'alimentation de ceux-ci de manière autonome. Ainsi, une thématique de recherche spécifique est apparue il y a une dizaine d'années : la réalisation de micro-sources d'énergie pour l'alimentation de capteurs communicants.Ces travaux de recherche proposent l'exploration des performances d'une structure de micro-générateur originale pour la récupération de l'énergie des vibrations : l'"Hybrid Fluid Diaphragm" (HFD).Le concept de l'HFD consiste à encapsuler un fluide incompressible entre deux membranes.Le fluide se comporte comme une masse inertielle qui induit une fréquence de résonance compatible avec les vibrations ambiantes dont les fréquences sont généralement inférieures à quelques centaines de Hertz.Ces membranes en P(VDF-TrFE), un polymère piézoélectrique, ont été réalisées spécifiquement pour assurer la conversion optimale des sollicitations mécaniques (flexion/tension) en énergie électrique.Une modélisation multiphysique qui intègre les comportements fluidiques, mécaniques et électriques, la réalisation et la caractérisation de deux générateurs HFD sont détaillées.Le premier prototype met en œuvre des membranes piézoélectriques monomorphes (monocouche) tandis que le deuxième exploite des membranes piézoélectriques bimorphes (double couche) optimisées.Les puissances générées apparaissent suffisantes pour envisager l'alimentation de capteurs et leurs géométries permettent d'imaginer des scénarios potentiels d'intégration dans des applications réalistesThe implementation of wireless sensor nodes in industrial installations, transport or building is a potential route to increase the performances of these systems.By a proper supervision and exploitation of the collected information (temperature, vibratory level, humidity, etc.) the reliability and the energy performances can be increased. With the regular reduction of the power requirements for new generations of wireless sensors nodes, a strong scientific interest to develop autonomous power supply has raised.In this framework, a specific research topic appeared about ten years ago: ambient energy harvesting.The present work investigates the performances of an original micro-generator architecture for vibration energy harvesting: the “Hybrid Fluid Diaphragm” (HFD).The concept of HFD consists in encapsulating an incompressible fluid between two flexible membranes. The fluid behaves as an inertial mass which leads to a resonant frequency suitable for ambient vibrations whose spectrum is usually lower than a few hundred Hertz.These membranes are made of P(VDF-TrFE), a piezoelectric polymer, and are designed to ensure the optimal conversion of the mechanical solicitations (flexion/stretch) into electrical energy.A multiphysic modeling which integrates the fluid, the mechanical and the electric coupled behaviors is proposed.The realization and the characterization of two HFD's generators are detailed.A first prototype implements single layer piezoelectric membranes, whereas a second one uses optimized double layer membranes.The generated power appears to be sufficient to consider the power supply of wireless sensor nodes operating in intermittent transmitting mode. The very simple geometry of the proposed generators is favorable to their integration in realistic applications
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El, Oualid Soufiane. "Contribution à la modélisation et à la caractérisation de générateurs thermoélectriques." Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0104.
Анотація:
L'internet des objets (Internet of Thing, IoT) suscite de plus en plus d'attention dans l'industrie électronique. L'IoT est un concept selon lequel les objets de tous les jours pourront communiquer ensemble via Internet. La plupart des objets connectés utilisent des batteries qu’il faut changer régulièrement ou recharger. Face à la forte croissance annoncée, la recherche de sources d’alimentation autonomes et alternatives s’appuyant sur des systèmes qui capturent l’énergie ambiante et la convertissent en électricité devient primordiale. Parmi les technologies de récupération d’énergie, la thermoélectricité présente des avantages certains liés à sa simplicité, sa fiabilité et son absence de pièces mobiles et de pollution par émission de gaz à effet de serre. L’ensemble de ces caractéristiques favorables place les convertisseurs thermoélectriques comme des candidats possibles pour fournir aux objets connectés de demain les faibles quantités d’énergie nécessaire à leur fonctionnement ou pour recharger les batteries. Mes travaux de thèse s’inscrivent dans ce contexte et se sont déroulés en partie dans le cadre du projet Européen EnSO (Energy for Smart Objects). Des études numériques menées avec le logiciel commercial Comsol Multiphysics ont été réalisées sur des micro-générateurs planaires innovants développés par la société Mahle, partenaire du projet. L’objectif de ces travaux était de comprendre l’influence de nombreux paramètres (géométrie, conditions aux limites en terme de température ou de flux, propriétés électrique et thermique des matériaux actifs) sur leurs performances thermoélectriques (puissance électrique et rendement). Nous avons montré, en particulier, le rôle critique des résistances de contact électriques et thermiques sur la puissance électrique de sortie. Un second volet, plus expérimental, a été consacré au développement de générateurs thermoélectriques miniatures à forte densité de puissance intégrant des matériaux avancés à base de skutterudites. Plusieurs brasures ont été testées lors de l’assemblage des modules thermoélectriques. La caractérisation des performances des modules (25-500°C) couplée aux calculs numériques ont permis de guider les recherches et d’optimiser les procédés de fabrication. Ce travail a abouti à l’obtention d’une densité de puissance record (3,3 W/cm2 pour une différence de température de 450 K) par rapport à l’état de l’artThe Internet of Thing (IoT) is currently being intensively explored in the electronic industry. IoT is an extension of Internet connectivity into physical end everyday-life objects which will be able to communicate and interact with each other’s. Most of these connected objects are powered by batteries that need to be regularly switched or recharged. Faced with a strong announced growth of their number in coming years, the search for novel alternative, autonomous power supplies that convert surrounding available energy into electricity becomes essential. Among energy harvesting technologies, thermoelectricity is advantageous due to its simplicity, reliability, the absence of moving parts and greenhouse gas emissions. All these favorable characteristics make thermoelectric converters possible candidates for powering or recharging batteries of connected objects. In this context, my PhD work was done within the frame of the European project EnSO («Energy for Smart Objects»). Numerical studies with the software Comsol Multiphysics were performed on innovative planar micro-generators developed by the Mahle company, one of the partners of this project. The main objective of this work was to achieve a better understanding of the influence of numerous parameters (geometry, boundary conditions in terms of temperature and flux, electrical and thermal properties of the active materials) on their thermoelectric performances (output power and efficiency). In particular, we have underlined the critical role played by the electrical and thermal contact resistances on the output power. A second part of this study has been devoted to the experimental development of miniaturized thermoelectric generators capable of delivering high output power density through the integration of skutterudite materials. Several brazes have been tested during the assembly operations of the thermoelectric modules. The characterization of the module performances (25-500°C) combined with numerical calculations have been used as a guidance for optimizing the fabrication process. This work culminated in the successful fabrication of a thermoelectric module with a record-breaking power density of 3,3 W/cm2 achieved under a temperature difference of 450 K
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Li, Peng. "Formalisme pour la supervision des systèmes hybrides multi-sources de générateurs d'énergie répartie : application à la gestion d'un micro réseau." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00577099.
Анотація:
Un micro-réseau est un exemple prometteur d'évolution d'architecture de réseau qui consiste à regrouper les différents producteurs et consommateurs autour d'un réseau moyenne tension. Ce système hybride multi-source est donc composé d'au moins une unité de production décentralisée conventionnelle et éventuellement d'une unité de stockage et d'une unité de production basée sur des énergies renouvelables. L'utilisation de cette structure permet de réaliser une minimisation immédiate des pertes liées au transport de l'énergie, une fiabilité accrue de la fourniture et une possibilité de fournir une énergie d'une haute qualité. Dans ce mémoire, nous étudions un micro réseau reposant sur l'utilisation d'une turbine à gaz, d'une centrale photovoltaïque et d'une unité de stockage à base de supercondensateurs. Toutes ces sources sont couplées au micro réseau par des convertisseurs électroniques de puissance et sont interconnectées au gestionnaire central du micro-réseau. Des supervisions locales et une supervision centrale sont utilisées pour ce micro-réseau étudié afin de réaliser une optimisation de son fonctionnement. Par conséquence, la première partie de ce mémoire est consacrée à la formalisation d'une méthode permettant la conception systématique des supervisions locales et des dispositifs de commande des unités de production et de stockage. La seconde partie de cette thèse est consacrée à la gestion proprement dite de l'ensemble de ces moyens de production et de stockage en vue d'optimiser les services fournis aux micro-réseaux. Des résultats de la simulation et de l'expérimentation valident notre conception de la supervision du micro-réseau
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Li, Peng. "Formalisme pour la supervision des systèmes hybrides multi-sources de générateurs d’énergie répartie : application à la gestion d’un micro réseau." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2009. http://www.theses.fr/2009ECLI0006/document.
Анотація:
Un micro-réseau est un exemple prometteur d’évolution d’architecture de réseau qui consiste à regrouper les différents producteurs et consommateurs autour d'un réseau moyenne tension. Ce système hybride multi-source est donc composé d'au moins une unité de production décentralisée conventionnelle et éventuellement d'une unité de stockage et d’une unité de production basée sur des énergies renouvelables. L’utilisation de cette structure permet de réaliser une minimisation immédiate des pertes liées au transport de l’énergie, une fiabilité accrue de la fourniture et une possibilité de fournir une énergie d’une haute qualité. Dans ce mémoire, nous étudions un micro réseau reposant sur l’utilisation d’une turbine à gaz, d’une centrale photovoltaïque et d’une unité de stockage à base de supercondensateurs. Toutes ces sources sont couplées au micro réseau par des convertisseurs électroniques de puissance et sont interconnectées au gestionnaire central du micro-réseau. Des supervisions locales et une supervision centrale sont utilisées pour ce micro-réseau étudié afin de réaliser une optimisation de son fonctionnement. Par conséquence, la première partie de ce mémoire est consacrée à la formalisation d’une méthode permettant la conception systématique des supervisions locales et des dispositifs de commande des unités de production et de stockage. La seconde partie de cette thèse est consacrée à la gestion proprement dite de l’ensemble de ces moyens de production et de stockage en vue d’optimiser les services fournis aux micro-réseaux. Des résultats de la simulation et de l’expérimentation valident notre conception de la supervision du micro-réseauA microgrid is a promising future network architecture which is coupling the various generators and consumers in a distribution network. This hybrid multi-source system is composed of at least one conventional generation unit and possibly a storage unit and/or a production unit based on renewable energies. Using this structure allows an immediate minimization of the losses by the energy transport, a greater reliability of power delivery and an ability to provide a high power quality energy. In this paper, we study a microgrid based on the use of a micro gas turbine, a photovoltaic array and supercapacitors. All these sources are coupled to the microgrid by power electronic converters and are interconnected to a microgrid central controller. Some local controllers and the microgrid central controller are used for the studied microgrid to achieve its operation optimization. Therefore, the first part of this thesis is devoted to establish a formalism method for a systematic design of local controllers. The second part of this thesis is devoted to the management of all these production and storage units, in order to optimize the microgrid operating. Simulation and testing results validate our design of the microgrid controllers
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Simon, Hervé. "Etude et conception de filtres actifs passe-tout large bande en micro-ondes. Applications aux générateurs vectoriels et modulateurs numériques linéaires." Brest, 2000. http://www.theses.fr/2000BRES2008.
Анотація:
Cette these est consacree a l'etude et au developpement des applications d'une nouvelle architecture de filtres passe-tout actifs. L'objectif est de se servir de cette structure large bande comme element de conception de circuits nettement plus complexes (un generateur vectoriel et un modulateur numerique lineaire direct sur frequence porteuse micro-ondes) et de permettre ainsi leur integration en technologie mmic. Apres avoir dresse, au chapitre i, un bilan des techniques actuelles de conceptions des filtres passe-tout et situer l'interet de nos travaux, nous presentons au chapitre ii l'etude theorique d'une nouvelle structure active passe-tout a base de transistors mesfets ou hemts. Deux applications potentielles de ce circuit sont alors analysees, toujours de maniere theorique : un dephaseur analogique et un generateur de signaux en quadrature. Nous developpons, au chapitre iii, les etapes de conceptions de deux circuits mmic bases sur notre nouvelle structure passe-tout : un amplificateur tres large bande 0. 1-10 ghz a gain variable et un generateur de signaux deux voies en quadrature a amplitude variable. Au chapitre iv, nous presentons le dessin des masques de ces circuits. Nous analysons les resultats des mesures sous pointes des puces mmic realisees et nous les comparons avec ceux obtenus en simulations. Le chapitre v est consacre a l'etude de generateurs vectoriels concus a partir des fonctions passe-tout decrites au chapitre ii. Un premier generateur vectoriel quatre quadrant tres large bande 0. 5-3 ghz, destine a etre totalement integre en technologie mmic, est analyse et simule. Les mesures des parametres s d'un second circuit, realise en technologie hybride en reportant une puce mmic d'un generateur de signaux deux voies en quadrature a amplitude variable sur un substrat d'alumine, nous permettent alors de mieux apprecier les performances de notre structure passe-tout. Le chapitre vi presente les etapes de conceptions d'un modulateur numerique maq en bande ku utilisant des filtres passe-tout actifs pour d'obtenir la quadrature des deux porteuses micro-ondes. Les performances de ce modulateur en tant qu'emetteur blu sont analysees et comparees a d'autres realisations existantes.
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Grébert, Arnaud. "Simulation numérique aux grandes échelles du contrôle de l'interaction onde de choc/couche limite au moyen de micro-générateurs de vortex." Thesis, Toulouse, ISAE, 2018. http://www.theses.fr/2018ESAE0046.
Анотація:
L’interaction entre une onde de choc oblique et une couche limite turbulente (IOCCL) est unesituation fréquemment rencontrée dans le domaine des écoulements compressibles d’intérêtapplicatif. L’IOCCL est le siège d’instationnarités à basse fréquence qui engendrent d’importantesfluctuations de pression pariétale et cette thèse s’intéresse à l’étude de dispositifs de contrôle passifde type micro-générateur de vortex (mVG) pour réduire, voire supprimer, ces effets indésirablesde l’IOCCL. Des simulations numériques aux grandes échelles (LES) ont été réalisées en sebasant sur une configuration expérimentale deWang et al. (2012) relative au contrôle de l’IOCCLpar des micro-rampes, avec un nombre de Mach de M = 2.7 et un nombre de Reynolds deRe× = 3600. L’utilisation de ces dispositifs de contrôle se traduit par une réorganisation de lazone de recirculation en brisant l’homogénéité dans la direction transverse de l’écoulement, eten induisant un changement au niveau du mouvement du pied de choc réfléchi qui présenteune zone d’excursion fortement impactée par le sillage des micro-rampes. Des simulationscomplémentaires portant sur trois nouvelles configurations de micro-rampes possédant descaractéristiques géométriques différentes de celle du cas de référence ont permis de dresser unbilan de l’efficacité de ces dispositifs sur le contrôle de l’IOCCL en confrontant l’effet de mVGsde taille réduite à celui de mVGs de taille plus conventionnelleBecause it is ubiquitous in high Mach number internal and external flow of interest in aeronauticalapplications, shock wave/turbulent boundary layer interaction (SBLI) is characterised by alow-frequency unsteadiness which generates large wall-pressure fluctuations that can occur at theresonant frequency of the structures. This work is devoted to the study of passive flow controldevices such as microramp vortex generators (mVGs) to alleviate these detrimental effects of SBLI.Large-eddy simulations (LES) have been performed based on an experimental configurationby Wang et al. (2012) of a SBLI under the influence of microramps at a Mach number ofM = 2.7 and a Reynolds number of Re× = 3600. The use of microramps has been shown toenable a reorganisation of the recirculation zone by breaking the spanwise homogeneity of theinteraction, yielding to a change of the reflected shock foot back and forth motion along the span.Additional simulations on three new configurations allowed to assess the effectiveness of microrampsin controlling the SBLI by comparing reduced size mVGs with more conventional ones
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Rolloff, Otto. "Polarisation de substrat à partir de micro-générateurs distribués pour une gestion de l’énergie pilotée par l’activité dans les technologies FD-SOI." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT081.
Анотація:
Avec la croissance exponentielle des systèmes embarqués et des objets appelés IoT, le besoin de réduire la consommation d'énergie pour des raisons environnementales et également économiques exige de meilleures techniques d'économie d'énergie sans compromettre les performances des circuits. Cependant, les transistors CMOS atteignent leurs limites physiques en termes d'échelle et les possibilités d'améliorer le circuit intégré seront plus du côté de la conception que de la technologie. On remarque à cet égard que les circuits numériques complexes dépensent beaucoup d'énergie pendant les périodes d'inactivité et ont tendance à activer beaucoup plus de blocs logiques que ce qu'il en faut. Cet inconvénient résulte de l'utilisation du paradigme synchrone. Les circuits asynchrones offrent des signaux intrinsèques et locaux qui atténuent l'activation inutile des blocs dans les circuits et offrent un mode de ralenti intrinsèque. De plus, ces signaux sont utilisables pour gérer localement les tensions de polarisation dans l'isolateur FD-SOI (Fully Depleted Silicon On Insulator) afin d'économiser l'énergie. Cette thèse propose une stratégie de conception dédiée aux circuits asynchrones exploitant les possibilités de polarisation du substrat de la technologie FD-SOI. Tout d'abord, une analyse de la technologie FD-SOI a été réalisée afin d'analyser les nouveaux degrés de liberté offerts aux concepteurs en contrôlant principalement la tension de seuil des transistors (Vth) grâce à l'effet de polarisation du substrat. Ce dernier est en effet capable de modifier la vitesse du transistor et la consommation d'énergie. Deuxièmement, une cellule standard de polarisation du corps basée sur une architecture de level shifter a été conçue afin d'adapter localement la tension de polarisation du substrat. Troisièmement, nous avons proposé une stratégie distribuée pilotée par l'activité qui permet de gérer facilement un grand nombre de domaines à biais corporel (BBDs). Finalement, les techniques mentionnées ci-dessus ont été mises en œuvre et testées dans une puce conçue en technologie FD-SOI 28 nm de STMicroelectronicsWith the exponential growth of the embedded systems and the so-called IoT objects, the need of reducing power consumption for environmental and economic considerations requires better power-saving techniques without compromising circuit performances. However, CMOS transistors are achieving their physical limits in terms of scaling and the opportunities to enhance the integrated circuit will be more on the design side than on the technology side. Thereto, it is noticeable that complex digital circuits spent a significant amount of energy during idle periods and tend to activate much more blocks than needed. This drawback results from the usage of the synchronous paradigm. Asynchronous circuits provide intrinsic and local signals that mitigate the unnecessary block activation in circuits and offers an intrinsic idle mode. Moreover, these signals are usable to locally manage body-bias voltages in Fully Depleted Silicon On Insulator (FD-SOI) in order to save power. This thesis proposes a design strategy dedicated to asynchronous circuits exploiting the body-biasing facilities of the FD-SOI technology. Firstly, an analysis of the FD-SOI technology has been made in order to analyze the new degrees of freedom offered to the designers by mainly controlling the transistor threshold voltage (Vth) thanks to body-biasing effect. This latter is indeed able to change the transistor speed and power consumption. Secondly, a body-biasing standard cell based on a level shifter architecture has been designed in order to locally adapt the body-biasing voltage. Thirdly, we proposed a distributed activity-driven strategy easily managing a large number of Body-Biasing Domains (BBDs). Lastly, the aforementioned techniques have been implemented and tested in a chip designed in 28 nm FD-SOI technology from STMicroelectronics
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Chraygane, Mohammed. "Modélisation et optimisation du transformateur à shunts d'une alimentation haute tension à magnétron pour générateurs micro-ondes modulaires 800 w - 2450 Mhz destinés aux applications industrielles." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10189.
Анотація:
L'alimentation haute tension pour magnétron utilisée dans la plupart des générateurs micro-ondes modulaires a usage domestique ou industriel, est de conception classique. Elle ne comporte par sa simplicité et sa fiabilité que trois composants essentiels: un transformateur haute tension monophase à shunts magnétiques alimentant une cellule doubleuse de tension et stabilisatrice de courant, composée d'un condensateur et d'une diode. Le fonctionnement de ce montage qui fait appel aux propriétés des circuits magnétiques satures n'a jamais été correctement étudié. La première partie de ce travail concerne l'étude de l'état magnétique interne du transformateur lors du fonctionnement nominal de l'alimentation du générateur micro-ondes. Les résultats obtenus, montrant que le flux de fuites dans le fer sont du même ordre de grandeur que ceux du primaire ou du secondaire, sont exploites dans la modélisation du transformateur traitée dans la seconde partie. Cette modélisation traite le développement d'un modèle de quadripôle en du transformateur a fuites constitue d'inductances saturables capables de traduire les phénomènes non linéaires de la saturation et de vérifier le processus de régulation du courant magnétron. Chaque inductance du modèle étant caractérisée par sa relation non linéaire flux-courant dont le principe de détermination a l'avantage d'être simple et directement obtenu est partir des paramètres du transformateur. A partir de la validité de la modélisation dans les deux régimes linéaire et non linéaire,
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Yan, Xingyu. "Gestion énergétique sous incertitude : Application à la planification et à l'allocation de réserve dans un micro réseau électrique urbain comportant des générateurs photovoltaïques actifs et du stockage." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2017. http://www.theses.fr/2017ECLI0005/document.
Анотація:
Le développement massif des énergies renouvelables intermittentes dans les systèmes de puissance affecte le fonctionnement des systèmes électriques. En raison des techniques limitées et des investissements nécessaires pour maintenir le niveau de sécurité électrique actuel, les questions liées à l'envoi, à la stabilité statique et dynamique pourraient arrêter le développement de ces sources. Le sujet de la thèse est de développer un outil pour mesurer l'incertitude sur la disponibilité de la puissance produite par les générateurs photovoltaïques dans un réseau urbain. Premièrement, l'incertitude est modélisée par l'étude de la nature incertaine de la PV énergie production et de la charge. Avec les méthodes stochastiques, on calcule la réserve de puissance (OR) un jour d'avance en tenant compte d'un indice de risque de fiabilité associé. Ensuite, l'OR est distribué en différents générateurs (générateurs photovoltaïques actifs et micro-turbines à gaz). Afin de minimiser le coût opérationnel total et/ou les émissions équivalentes de CO2, une planification optimale et une répartition quotidienne de l'OR dans différents générateurs d'énergie sont mises en œuvre. Enfin, un logiciel libre «Un système de gestion de l'énergie convivial et un superviseur de la planification opérationnelle» est développé à partir de l'interface utilisateur graphique de Matlab pour conceptualiser le fonctionnement global du systèmeThe massive development of intermittent renewable energy technologies in power systems affects the operation of electrical systems. Due to technical limitations and investments needed to maintain the current electrical security level, issues related to dispatching, static and dynamic stability could stop the development of these distributed renewable energy sources (RES). The subject of the PhD is to develop a tool to study the uncertainties of PV power and load forecasting in an urban network. Firstly, the uncertainties are modeled by studying the uncertainty nature of PV power and load. With stochastic methods, the day-ahead operating reserve (OR) is quantified by taking into account an associated reliability risk index. Then the OR is dispatched into different power generators (active PV generators and micro gas turbines). To minimize the microgrid total operational cost and/or equivalent CO2 emissions, day-ahead optimal operational planning and dispatching of the OR into different power generators is implemented. Finally, a freeware “A User-friendly Energy Management System and Operational Planning Supervisor” is developed based on the Matlab GUI to conceptualize the overall system operation
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Moulichon, Audrey. "Conception d'un système adaptatif dynamique de "générateur synchrone virtuel" pour la stabilisation des micro-réseaux électriques à fort taux de pénétration d'énergie renouvelable." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT064.
Анотація:
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 ConversionThe 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
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Santoro, Renaud. "Vers des générateurs de nombres aléatoires uniformes et gaussiens à très haut débit." Phd thesis, Université Rennes 1, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00438600.
Анотація:
L'objectif d'un générateur de nombres aléatoires (RNG) est de produire une séquence binaire aléatoire indépendante, imprédictible et uniformément répartie. Les RNG sont nécessaires dans toutes sortes d'applications telles que la cryptographie, les télécommunications, les simulations numériques, le test de circuits VLSI ou encore les algorithmes probabilistes. Ainsi, le nombre d'applications embarquées nécessitant des RNG matériels augmente constamment, spécialement au sein des circuits reconfigurables. En vue de la conception matérielle d'un RNG, la solution est d'utiliser un générateur hybride composé d'un générateur vraiment aléatoire (TRNG) et d'un générateur pseudo-aléatoire (PRNG). Prouver mathématiquement qu'un générateur est aléatoire est généralement difficile, voire impossible. Les RNG sont souvent évalués via des tests statistiques. L'évaluation d'un TRNG est beaucoup plus complexe que celle d'un PRNG car la qualité d'un TRNG est fonction de la source de bruit utilisée, de l'environnement extérieur et de la qualité d'im- plantation au sein du circuit ciblé. Fischer et al. [FD03] ont proposé l'un des premiers TRNG totalement implantable au sein d'un circuit FPGA. Depuis, un grand nombre générateurs a été présenté dans la littérature. Un des objectifs de cette thèse a été de proposer une méthodologie objective analysant la qualité des TRNG sélectionnés au sein de circuits reconfigurables. La méthode d'évaluation, rapide et efficace est basée sur l'utilisation de tests statistiques matériels proposés par l'AIS 31 [AIS01]. L'intérêt de la méthode est d'évaluer les TRNG au sein du même circuit FPGA afin d'analyser ceux-ci dans des conditions similaires d'uti- lisation. La version matérielle de l'AIS 31 permet d'évaluer des TRNG présentant un débit maximal de 84.2 Mbits/s. Le coût matériel de celle-ci est de 4042 LUT, soit environ 10% d'un FPGA Xilinx Virtex 5 SX50. La méthode proposée permet de trouver facilement le débit optimal des TRNG au sein d'un circuit reconfigurable. Ainsi, l'intérêt d'une pré-caractérisation du fonctionnement d'un TRNG est prouvé. À partir de l'étude précédente, un TRNG est sélectionné pour ses propriétés statistiques. Une architecture de générateur hybride permettant de produire des nombres aléatoires uniformes à très haut débit est ensuite proposée. Cependant, malgré la qualité du générateur sélectionné, l'aléa en sortie du TRNG peut varier au cours du temps à cause d'attaques externes possibles sur le circuit, de la variation des conditions extérieures ou encore du vieillissement des composants. La qualité aléatoire de la séquence de germes produite par un TRNG est primordiale pour assurer l'imprédictibilité d'un PRNG. Afin d'améliorer la robustesse d'un TRNG, des mécanismes de tests statistiques en ligne doivent être mis en oeuvre. Ainsi, une évaluation en temps réel du comportement du générateur est réalisée et les séquences défaillances générées par celui-ci sont évitées. Cette étude propose d'utiliser une implantation efficace de la batterie du FIPS 140-2. La surface négligeable du circuit au sein des FPGA actuels et les performances obtenues par le composant permettent de contrôler la qualité du TRNG sélectionné en temps réel. Un RNG hybride à très aut débit implanté sur une cible reconfigurable et au sein d'un circuit VLSI est proposé. L'étude menée sur le RNG hybride a débouché sur un partenariat industriel et un transfert de technologie vers une société spécialisée dans le domaine de de la sécurité. Dans certaines applications, il est parfois nécessaire de générer des nombres aléatoires suivant une distribution de probabilité différente d'une loi uniforme. À partir de l'utilisation du RNG hybride proposé, l'implantation d'un générateur de nombres aléatoires gaussiens à très haut débit est présenté. Par ailleurs, le circuit implanté permet de générer efficacement des nombres aléatoires suivant une loi de Rayleigh. Après sélection d'un excellent TRNG, un PRNG à débit très élevé est recherché. La structure parallèle des automates cellulaires fait de ces PRNG une architecture très intéressante en vue d'une implantation matérielle. La seconde partie de la thèse est consacrée à la recherche de la règle optimale d'un automate cellulaire à cinq voisins. Le chapitre étudie, entre autres, le coût matériel engendré par l'implantation de tests statistiques très performants.
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Bourgeois, Jacky. "Interactive demand-shifting in the context of domestic micro-generation." Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1S141/document.
Анотація:
La combinaison de l'internet des objets et des nouvelles technologies liées à l'énergie transforme le paysage de l'énergie dans la maison. Les installations de micro générateurs, dominées par les panneaux solaires photovoltaïques, sont en constante progression. C'est une opportunité pour la création et l'altération des comportements énergétiques. Cependant, ces transformations créent également un nouveau challenge que l'on appelle le « différentiel énergétique » à l'échelle de la maison : la consommation et la génération d'électricité des ménages sont désynchronisées. En effet, la génération locale est majoritairement incontrôlable et dépendante des conditions météorologiques alors que la consommation des ménages à tendance à se concentrer en soirée. Cette thèse vise à comprendre et supporter les pratiques de déplacement des consommations émergentes dans les ménages équipés de panneaux solaires photovoltaïques. En particulier, nous observons « Comment les outils numériques peuvent-ils tirer parti des pratiques de déplacement des consommations dans le contexte de micro génération domestique ? ». Pour adresser cette question nous avons combiné des approches empiriques et d'ingénierie, se renforçant et s'informant mutuellement les unes et les autres pour fournir une solution générale. Cela inclut la collection de données qualitatives et quantitatives, des analyses en collaboration avec les participants, des études longitudinales, des interviews, du co-design, des simulations et des tests en condition réelles. Tout au long de cette thèse, nous avons utilisé une méthodologie centrée sur l'utilisateur à chaque étape pour informer et valider la recherche en collaboration avec 38 ménages. A travers une investigation approfondi des routines telles que faire la lessive et se déplacer en voiture électrique, nous soulignons l'engagement naturel des ménages pour le déplacement des consommations. Cependant, cette activité se révèle complexe et fastidieuse. Nous révélons cette complexité à l'aide d'une analyse de donnée participative, une méthode élaborée afin d'analyser les données en collaboration avec les participants. Nous construisons une compréhension détaillée de la relation entre la génération d'électricité domestique et les routines du quotidien. Enfin, nous soulignons le besoin d'un support contextuel à travers le déploiement d'interventions sur le terrain. En perspective de la littérature, nous proposons un modèle conceptuel pour le support interactif de déplacement des consommationsThe combination of ubiquitous computing and emerging energy technologies is radically changing the home energy landscape. Domestic micro-generation, dominated by solar photovoltaic, is increasing at a rapid pace. This represents an opportunity for creating and altering energy behaviours. However, these transformations generate new challenges that we call the domestic energy gap: domestic electricity consumption and micro-generation are out of sync. Micro-generation is mainly uncontrollable production relying on weather while domestic energy consumption tends to happen mostly during the evening. This thesis focuses on understanding and supporting new domestic practices in the context of domestic solar electricity generation, looking at ‘Demand-Shifting’. Specifically, we look at how can digital tools leverage Demand-Shifting practices in the context of domestic micro-generation? Relying on a mixed-method approach, we provide a qualitative and quantitative answer with the collaboration of 38 participating households in several field studies including two spanning more than eight months. Through a deep investigation of laundry and electric mobility routines in the context of domestic micro-generation, we emphasised a natural engagement into Demand-Shifting which appeared as a complex and time-consuming task for participants which was not visible when we analysed their quantitative data. We revealed this complexity through Participatory Data Analyses, a method we designed to analyse the data in collaboration with the participating householders. This provided us with a comprehensive view of the relationship between domestic micro-generation and daily routines. Finally, we highlight the need for timely and contextual support through the deployment of interventions in-the-wild. Building on discussions of our findings in perspective of the literature, we propose a conceptual framework to support domestic interactive Demand-Shifting (iDS)
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Serairi, Linda. "Elaboration et conception des dispositifs de la récupération d’énergie à base de nanofils de ZnO et de microfibres de PVDF-TrFE." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1189/document.
Анотація:
Le développement des énergies renouvelables peut non seulement compenser le manque d'énergie fossile à l'avenir, mais aussi sauver notre planète en réduisant la pollution par les émissions de CO2. Les matériaux piézoélectriques ont la capacité de convertir les mouvements mécaniques environnementaux en énergie électrique. Dans le cadre de cette thèse, deux types de matériaux piézoélectriques ont été étudiés pour la récupération d’énergie : les nanofils de ZnO et les microfibres de PVDF-TrFE. L’objectif ultime de cette thèse est de réaliser les dispositifs de la récupération d’énergie à faible coût pour rendre les capteurs autonomes.Au cours de la dernière décennie, les nanofils de ZnO ont suscité un grand intérêt dans le domaine de la recherche en raison de leurs multifonctionnalités avec un grand potentiel d’applications dans les différents domaines (récupération d’énergie par effet piézoélectrique et photovoltaïque, capteurs biologiques & chimiques, dépollution de l’eau & de l’air par effet photocatalytique, …). Le PVDF-TrFE est un polymère attrayant dans les applications de la récupération d'énergie en raison de ses propriétés piézoélectriques, son faible coût et sa grande flexibilité mécanique.Dans ce travail, deux méthodes de synthèse ont été employées pour obtenir les micro- & nanomatériaux piézoélectriques : Hydrothermale pour les réseaux verticaux des nanofils de ZnO et Electrospinning pour les microfibres de PVDF-TrFE. Les conditions de synthèse ont été optimisées afin d’obtenir les échantillons adéquats aux applications envisagées. Ensuite, deux types de dispositifs de la récupération d’énergie ont été fabriqués. Dans un premier temps, nous avons conçu des microgénérateurs (MGs) à base des microfibres de PVDF-TrFE déposées sur le substrat Kapton. Ces MGs flexibles basés sur l’effet piézoélectrique direct permettant la conversion de l’énergie mécanique en énergie électrique à basse fréquence de l’ordre d’hertz. Le second type de nanogénérateurs (NGs) est basé sur des nanofils verticaux de ZnO sur le substrat en silicium. Les tests de la récupération d’énergie ont été réalisés dans une gamme de fréquences de quelques centaines d’hertz pour l’application aéronautiqueDevelopment of renewable energy can not only compensate for the lack of fossil energy in the future, but also save our planet by reducing CO2 emission pollution. Piezoelectric materials have the ability to convert environmental mechanical movements into electrical energy. In this thesis, two types of piezoelectric materials have been studied for energy harvesting: ZnO nanowires and PVDF-TrFE microfibers. The ultimate goal of this thesis is to realize the low cost energy harvesting devices for self-powered sensors.Over the past decade, ZnO nanowires had attracted a great interest in the research field due to their multifunctionality with a great potential in the various applications (energy harvesting by piezoelectric and photovoltaic effect, bio & chemical sensors, water & air purification by photocatalytic effect ...). PVDF-TrFE is also an attractive polymer in energy harvesting due to its piezoelectric properties, high mechanical flexibility, and also for its low cost.In this work, two synthesis methods have been used to obtain the piezoelectric micro- & nanomaterials: Hydrothermal for the ZnO nanowire arrays and Electrospinning for the PVDF-TrFE microfibers. The synthesis conditions have been optimized in order to obtain the suitable samples for the applications. Then, two types of energy harvesting devices were manufactured. First, we realized the microgenerators (MGs) based on the PVDF-TrFE microfibers deposited on the Kapton substrate. These flexible MGs based on the direct piezoelectric effect allowing the conversion of mechanical energy into electrical energy at low frequency of the order of hertz. The second type of nanogenerators (NGs) is based on ZnO nanowire array on the silicon substrate. The energy harvesting tests were carried out in a frequency range of a few hundred hertz for the aeronautical application
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Yuan, Zheng. "Étude et réalisation de microgénérateurs thermoélectriques planaires en technologie silicium." Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10159/document.
Анотація:
La récupération de l’énergie ambiante pour alimenter les systèmes électroniques devient de plus en plus une réalité grâce à la miniaturisation et la diminution importante de leur consommation. Dans ce but, nous avons développé une nouvelle famille de microgénérateurs thermoélectriques capables de produire quelques microwatts dès lors qu’une différence de température de quelques degrés est accessible. Ces microgénérateurs ont été réalisés avec des matériaux non polluants afin de tenir compte des contraintes environnementales qui apparaitront certainement dans un futur proche. Le principe de fonctionnement, classique, est basé sur l’effet Seebeck qui permet de convertir une différence de température en force électromotrice à l’aide d’une thermopile planaire réalisée en couches minces. Pour obtenir de bons résultats, il est nécessaire de concevoir puis de dimensionner précisément une structure tridimensionnelle permettant de transformer un flux de chaleur en une multitude de différences de température au niveau des thermocouples constituant la thermopile. La centrale de technologie silicium de l’IEMN nous a permis de fabriquer plusieurs familles des microgénérateurs correspondant à ces concepts en utilisant les procédés standards de micro-usinage du silicium. Bien sur, avant d’entreprendre une telle réalisation, un modèle analytique approché ainsi qu’un modèle numérique 3D ont été établis afin que le microgénérateur puisse délivrer le maximum de puissance électrique. Les dispositifs réalisés en centrale de technologie ont été caractérisés sur des bancs de mesure développés à cette fin et les résultats obtenus sont proches de ceux attendusEnergy harvesting for the power supply of electronic systems becomes more and more a reality thanks to the miniaturization and the major reduction in their consumption. In this aim, we developed a new family of thermoelectric microgenerators able to produce a few microwatts when a temperature difference of a few degrees is accessible. These micro generators were carried out with non-polluting materials in order to take into account the environmental requirements which will certainly appear in a near future. The principle of operation is based on the Seebeck effect which makes it possible to convert a temperature difference into electromotive force using a planar thermopile fabricated with thin layers process. To obtain good performances it is necessary to design a three-dimensional structure to transform a heat flux into a multitude of temperature differences onto the thermocouples’ junctions of the thermopile. The silicon technology platform of IEMN enabled us to manufacture several families of micro generators corresponding to these concepts by using the standard processes of silicon micromachining. Of course, before undertaking such a realization, an approximate analytical model as well as a 3D numerical model was established in order to obtain the maximum of electrical power output that the microgenerator can deliver. The devices fabricated in our technology platform were characterized on specific set-up specially developed and experimental results are close to those expected
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Haras, Maciej. "Thermoélectricité non-conventionnelle basée sur les technologies silicium en film minces." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10006/document.
Анотація:
La thermoélectricité convertit fiablement l’énergie thermique en énergie électrique de manière directe, silencieusement et sans vibrations. Dans le contexte des réserves limitées en énergies fossiles, de l’effet de serre et de besoin énergétiques mondiaux en hausse, la récupération d’énergie thermique dissipée peut être une solution d'appoint. Un bon matériau thermoélectrique intègre des propriétés antagonistes : haute conductivité électrique (σ) et faible conductivité thermique (κ). La thermoélectricité conventionnelle utilise des matériaux nocifs, complexes, coûteux et incompatible avec des techniques de fabrication massive ex. CMOS rendant la thermoélectricité peu populaire sur le marché. En revanche, les matériaux CMOS, à savoir le silicium (Si), le germanium (Ge) et le silicium-germanium (SixGe1-x), sont simples, facilement approvisionnables et industriellement compatibles. Ils offrent une excellente conductivité électrique (σ) mais leur utilisation dans la thermoélectricité est limitée par une conductivité thermique (κ) trop élevée. Les progrès récents dans les domaines de micro et nano-fabrication permettent de réduire κ sans affecter σ. Cela permet de fabriquer des générateurs thermoélectriques (TEG) compatibles CMOS, tout en gardant une production massive réduisant le coût. Les simulations présentées placent Si, Ge et SixGe1-x dans une position compétitive par rapport aux matériaux thermoélectriques conventionnels, à condition de réduire substantiellement κ. Une réduction de la conductivité thermique d'un facteur 3 a été expérimentalement démontrée dans des membranes de Si intégrées au sein d'une plateforme micrométrique conçue, fabriquée et caractérisée dans le cadre de cette thèseThermoelectricity converts heat into electric energy in a silent, direct, vibrationless and reliable way. In light of limited reserves in fossil fuels, increasing greenhouse effect and constantly rising worldwide demand in energy, recovering heat losses can be a solution. Good thermoelectric material integrates antagonistic properties: high crystal-like electrical (σ) and low glass-like thermal (κ) conductivities. Conventional thermoelectricity uses materials that are harmful, complex, expensive and incompatible with mainstream fabrication technologies e.g. CMOS making thermoelectricity unpopular. In constrast, CMOS materials, namely Silicon (Si), Germanium (Ge) and Silicon-Germanium (SixGe1-x), are simple, easy-to-get, cheap and industrially compatible offering a high electrical conductivity (σ). However, their usage in thermoelectricity is hindered due to a prohibitive thermal conductivity (κ). Recent progress in nano- and micro-fabrication opened new possibilities to reduce κ with minor impact on σ. This opportunity enables fabrication of CMOS compatible ThermoElectric Generators (TEGs) enabling massive production and cost reduction which can significantly popularize TEGs on the market. Our modelling approach place Si, Ge and SixGe1-x in a competitive position compared with conventional thermoelectrics providing that their high bulk κ can be substantially reduced. Within the framework of this thesis, a 3-fold size induced κ reduction in Si is experimentally obtained based on a micrometer measurement platform that has been designed, fabricated and characterized in this work
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Ritou, Arnaud. "Développement, fabrication et caractérisation de modules photovoltaïques à concentration à ultra haut rendement à base de micro-concentrateurs." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAY059/document.
Анотація:
Les modules photovoltaïques à concentration (CPV) ont tendance à se miniaturiser. D’une part, la distance focale plus courte des optiques de concentration permet de réduire le besoin en matériaux pour l’assemblage du module ; et d’autre part, le rendement des modules est sensiblement meilleurs que ceux des modules CPV de taille normale. L’étude de chaque élément de la chaine de pertes dans la littérature des micro-concentrateurs a permis de confirmer cette tendance. Cette thèse aborde les problématiques de coût et de rendement à travers la conception optique d’un concentrateur à deux étages de lentilles, sa fabrication puis une étude approfondie de ses performances.La méthode de conception, développée à partir de lois d’optique géométrique et non-imageante, définit le profil des lentilles à λ=589nm en premiers lieux. Ensuite, une simulation par tracé de rayons permet d’optimiser ces lentilles pour l’ensemble du spectre solaire puis d’étudier l’impact de leur désalignement lors de la mise en module. Les limites des déplacements des éléments du module ainsi déterminées conditionnent la précision de sa fabrication. Dans notre cas, l’alignement est réalisé automatiquement par un jeu de repères mécaniques lors du moulage simultané des optiques primaires (POE) et des optiques secondaires (SOE). Contrairement aux procédés habituels, ce procédé de moulage innovant permet d’assembler un module en seulement trois étapes au lieu de cinq.Pour caractériser les micro-concentrateurs réalisés, une méthode de mesure du rapport module à cellule (CTM) est développée. Pour cela, le rendement des cellules est mesuré en simulateur solaire avant et après leur mise en module. Les cellules multi-jonctions mises en œuvre étant sensibles aux variations spectrales et spatiales de l’éclairement, la validation préalable de ces mesures est primordiale. En complément du CTM qui quantifie la somme des pertes introduites lors de la mise en module, d’autres mesures sont développées pour comprendre la chaine de perte plus en détails.Le dispositif étudié au cours de cette thèse utilise des cellules triple-jonction de 0,6 x 0,6mm² avec une concentration de 1000X et atteint un rendement de 29%. Le CTM est de 70% et l’analyse de la chaine de perte montre que le procédé inventé n’impacte pas ou peu les performances du module. De plus, la détermination de la chaine de perte montre que les pertes par réflexion et par absorption sont prédominantes, au même titre que les pertes dues à la diffusion des lentilles ainsi que les pertes dues aux non-uniformités d’éclairement sur la celluleThe actual trend of CPV is the micro-scaling of modules. A bibliographic study shows that shorter focal length of optics implies less material consumption in manufacturing and an enhanced efficiency of the modules. In this thesis, a double stage refractive micro-concentrator is designed, manufactured and characterized. First, the optical design of the concentrator is based on non-imaging technics. Thus, the profile of the lenses is generated for a single wavelength. Then, a ray tracing simulator is used to optimize the lens profile for the overall solar spectrum and study the concentrator element misalignment effect on the performances.Secondly, a three steps self-assembly process is developed instead of the usual five steps one. Both POE and SOE lenses of our device are molded simultaneously and a mechanical guidance system in the mold ensures the alignment of the micro-concentrator elements (POE, SOE and Cell).Finally, the performances measurements of the manufactured modules are managed in solar simulators in which the lightening condition are previously studied and validated. Comparing the bare cells efficiency with the module efficiency, the cell-to-module ratio (CTM) represents the overall losses in the module. Further experiments are managed to quantify each loss of the module. The manufactured and characterized micro-concentrator is a 1000X concentrating ratio with 0.6 x 0.6mm² triple junction cells. It efficiency is 29% with a 70% CTM. Finally, the loss chain study reveals that the three steps self-assembly process is reliable
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Lu, Di. "Conception et contrôle d’un générateur PV actif à stockage intégré : application à l’agrégation de producteurs-consommateurs dans le cadre d’un micro réseau intelligent urbain." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2010. http://www.theses.fr/2010ECLI0021/document.
Анотація:
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 étudiéThe integration of PV power generation in a power system reduces fuel consumption and brings environmental benefits. However, the PV power intermittency and fluctuations deteriorate the power supply quality. A solution is proposed by adding energy storages, which are coordinated by a local controller that controls the power flow among all sources and implements an inner energy management. This PV based active generator can generate power references and can provide ancillary services in an electric network. Then micro grid concepts are derived to design a central energy management system of a residential network, which is powered by PV based active generators and a gas micro turbine. A communication network is used to exchange data and power references. An energy management system is developed with different time-scale functions to maximize the use of PV power. An operational daily planning is designed by a determinist algorithm, which uses 24 hour-ahead PV power prediction and load forecasting. Then power references are refreshed each half of an hour by considering the PV power availability and the states of energy storage units. Prediction errors and uncertainties are compensated by primary frequency controllers. Simulation and testing results validate the design of the PV active generator local controller and the central energy management system of the studied residential network
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Lossec, Marianne. "Systèmes multisources de récupération d'énergie dans l'environnement humain : modélisation et optimisation du dimensionnement." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00618233.
Анотація:
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.
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Mahjoubi, Chaïma. "Modélisation multi-physique et gestion d'énergie d'un micro-réseau résidentiel." Thesis, Nantes, 2019. http://www.theses.fr/2019NANT4026/document.
Анотація:
Le travail porte sur la modélisation et l’optimisation d’un micro-réseau multi-sources autonome dans le cadre d’une application résidentielle. Le micro-réseau d’étude est un système multisources à énergie renouvelable comprenant des panneaux photovoltaïques (PV) comme source de production principale, une pile à combustible (PàC) comme source de production auxiliaire, des supercondensateurs et une batterie Lithium-ion comme système hybride de stockage, l’ensemble interfacé via des convertisseurs statiques pour l’adaptation des niveaux de puissance. Dans un premier temps, ces travaux de recherche se concentrent sur la modélisation multiphysique des sources et des éléments de stockage de l’énergie ainsi que leur validation expérimentale. En effet, l’étude du vieillissement des différents organes du système nécessite la modélisation de l’intégralité du système, étant donné que le vieillissement dépend principalement des paramètres électriques et thermiques. Dans un second temps, nous avons élaboré une stratégie de gestion d’énergie basée sur le principe de la séparation fréquentielle. Cette stratégie a pour objectif de réduire la consommation du carburant (Hydrogène) par la pile à combustible et d’améliorer la durée de vie des systèmes de stockage et de production de l’énergie. Une étude technico-économique est ensuite effectuée, afin d’identifier le meilleur compris entre le coût total du système et la quantité de l’énergie produite. Finalement, une analyse de sensibilité est réalisée pour identifier les paramètres les plus influents sur le coût total du systèmeThis research focuses on the multi-physic modeling and the optimization of an autonomous multi-source microgrid supplying a residential application. The studied micro-grid is a renewable energy system composed of photovoltaic panels PV as a main production source, a fuel cell as an auxiliary production source, supercapacitors and a Lithium Ion battery as a hybrid storage system and static converters for power levels adjustment. As a first step, this research focuses on the multi-physics modeling of energy sources and storage elements by considering electrical, thermal and aging domain and their experimental validation. In fact, the aging study of the system’s elements requires the modeling of the whole system, since aging depends mainly on electrical and thermal parameters. Secondly, multiphysical energy management strategy is developed based on frequency separation. Thus, the main strategy objectives are reducing the fuel consumption (Hydrogen) and improving the storage and production elements lifetime. Therefore, a technical-economic study is carried out, in order to identify the best agreement between the system total cost and the energy produced. Finally, a sensitivity analysis is conducted to identify the most influential parameters on the total cost of the system
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Vergote, Thomas. "Synthèse de générateurs de photoacides activables par absorption biphotonique pour la microfabrication à trois dimensions." Thesis, Mulhouse, 2014. http://www.theses.fr/2014MULH7514.
Анотація:
Depuis les années 60, la génération d’acide fort de Brönsted par un processus photoinduit à un photon est utilisée dans des nombreux domaines de recherche de plus en plus nombreux. Cependant, de tels acides peuvent-être facilement obtenus par voie biphotonique ce qui présente de nombreux avantages comme par exemple : une meilleure réactivité via une excitation direct du photoacide, l’utilisation possible d’une atmosphère non contrôlée, l’utilisation de microlasers à impulsions sub-nanosecondes peu couteux, mais aussi l’augmentation de la résolution spatiale des micro-objets 3D fabriqués. La génération d’acide se fait généralement par transfert d’électron entre un sensibilisateur et un générateur de photoacide (PAG). Une approche prometteuse consiste à associer, sur une même molécule, un PAG et un chromophore actif à deux photons. Il a donc semblé intéressant de développer de nouveaux PAG capables, par excitation biphotonique, d’amorcer directement la photopolymérisation. Nous avons choisi de préparer des systèmes capto-datifs stilbéniques, de nature neutre ou ionique. Aussi, une série de PAG neutres substitués par des groupements diphénylamino- donneur et iminosulfonates -cyanés accepteurs a été synthétisée. Nous avons également commencé, mais non achevé, la synthèse de PAG neutres portant des groupements iminosulfonates -trifluorométhylés. Puis, nous avons cherché à synthétiser des PAG ioniques substitués soit par un groupement éthoxy soit par un groupement diphénylamino soit par un groupement julolidine. Néanmoins, la dernière étape de la synthèse est pour l’instant un verrou synthétiqueSince the 60’s, the generation of strong Brönsted acids by a one-proton photoinduced process has been used in more and more research areas. Recently, it has been shown, that such acids are easily obtained by a two-photon process. This offers many advantages such as: i) a better reactivity owing to a direct excitation of the photoacid, ii) the possible use of a non-controlled atmosphere, iii) the use of inexpensive microlasers with sub-nanosecond impulsions, iv) the increase of spatial resolution in 3D microfabrication. The acid generation generally proceeds through a photo-induced electro transfer from an excited sensitizer to the photoacid generator (PAG). A promising approach should be the introduction on a single molecule of both a PAG and a two-photon active chromophore moiety. In this context, we have developed new PAGs able to initiate photopolymerisation through a two-photon activation process. The syntheses were focused on stilbenic push-pull systems having either a neutral or an ionic nature. A series of neutral PAGs bearing a diphenylamino donor group and an α-cyano iminosulfonate acceptor moiety has been synthesized. The preparation of neutral PAGs bearing iminosulfonate α-trifluoromethylated groups were not yet completed. The syntheses of ionic PAGs substituted by an ethoxy group, a diphenylamino group or a julolidine one, could not be completed either
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Yin, Changjie. "Impact of diesel generator operating modes on standalone DC microgrid and control strategies implying supercapacitor." Thesis, Compiègne, 2018. http://www.theses.fr/2018COMP2411/document.
Анотація:
La nature intermittente et aléatoire des sources renouvelables, telles que le photovoltaïque et l’éolien, nécessite un complément de stockage, tel une batterie et un système de secours énergétique, tel un générateur diesel, en particulier dans un système autonome. En ce qui concerne le générateur diesel, il a besoin d'un certain temps pour démarrer et il ne peut pas donner immédiatement la puissance nécessaire, en raison de son comportement dynamique. Alors, la qualité de l'énergie est abaissée pendant cette période en raison du manque de puissance. Par conséquent, pendant la période de démarrage du générateur diesel, un supercondensateur est suggéré pour équilibrer la puissance en raison de sa réponse rapide et de sa densité de puissance élevée. Une stratégie de contrôle de puissance est proposée pour réaliser la coordination entre le générateur diesel et le supercondensateur. La simulation et les résultats expérimentaux montrent que la stratégie de contrôle proposée est capable de réguler la tension du bus continu dans des limites acceptables et d’alimenter la charge pendant la sous production d'énergie renouvelable ou lors d'augmentation de la demande de la charge. De plus, le supercondensateur peut également être utilisé pour surmonter les limites de stockage électrochimique telles que son état de charge et son courant maximal. Ainsi, cette thèse propose le contrôle de puissance en temps réel pour un micro réseau continu avec un système hybride photovoltaïque-batterie-supercondensateur-diesel, visant à répondre à la demande de puissance de charge avec fiabilité et à stabiliser de la tension du bus continu. La simulation et les résultats expérimentaux montrent également que la stratégie de contrôle améliore les performances dynamiques et statiques du micro réseau continu pour différentes conditions de fonctionnement. De plus, afin de minimiser le coût énergétique du groupe diesel, le coût du carburant et la consommation de carburant sont analysés à travers plusieurs tests expérimentaux. Par conséquent, la valeur optimale de sa production d'énergie est déduite et appliquée dans une nouvelle stratégie de gestion de la puissance est proposée. Cette stratégie peut atteindre l'objectif de maximiser l'utilisation de l'énergie photovoltaïque et de prendre en compte la caractéristique de démarrage lent et le coût énergétique du générateur diesel. Les simulations et expérimentations sont réalisées en utilisant des données photovoltaïques réelles pour illustrer les performances et le comportement du système hybride. Les résultats obtenus vérifient l'efficacité de cette stratégie. De plus la comparaison avec la stratégie de gestion de la puissance précédente, dans laquelle le coût d’énergie du générateur diesel n'est pas pris en compte, démontre que la nouvelle stratégie de gestion peut réduire le coût total du système de puissance à courant continu hybrideThe intermittent and random nature of renewable sources, such as photovoltaic and wind turbine, asks for the complement of storage, such as battery and back-up energy, such as diesel generator, especially in a standalone power system. Concerning the diesel generator, it needs some time to start up and cannot immediately offer the needed power, due to its dynamic behavior. Hence, the power quality is lowered down during this period because of the shortage of power. Therefore, during the period of the diesel generator starting up, a supercapacitor is suggested to compensate the power balance because of its fast response and high power density. A power control strategy is proposed to achieve the coordination between diesel generator and supercapacitor. Both simulation and experimental results show that the proposed control strategy is able to regulate the DC bus voltage within the acceptable limits and supplying the load during the renewable power under generation or load step-increase situations. In addition, the supercapacitor can be also used to overcome the electrochemical storage limits like its state of charge and maximum current. So, this thesis proposes the real time power control for a hybrid photovoltaic-battery-supercapacitor-diesel generator DC microgrid system, aiming to meet the load power demand with reliability and stabilizing the DC bus voltage. Both simulation and experimental results show that the designed control strategy improves the DC microgrid dynamic and static performances under different operating conditions. Furthermore, in order to minimize the diesel generator energy cost, the fuel cost and fuel consumption are analysed through several experimental tests. Therefore, the optimal value of its power generation is deduced and applied in a newly proposed energy management strategy. This strategy can achieve the goal of maximizing the utilization of photovoltaic energy and taking into account the slow start-up characteristic and energy cost of diesel generator. Both simulation and experimental studies are carried out by using the real photovoltaic data to illustrate the performance and the behavior of the hybrid system. The obtained results verify the effectiveness of this strategy. Furthermore, the comparison with the previous energy management strategy, in which the diesel generator energy cost is not considered, demonstrates that the newly proposed energy management strategy can reduce the total cost of the hybrid DC power system
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François, Pierre. "Contribution à la modélisation électromagnétique d’un générateur linéaire à induction appliquée à un micro-cogénérateur Stirling à piston libre." Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2011. http://www.theses.fr/2011DENS0003.
Анотація:
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 cogénérateurThis 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
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Lopez, Santos Oswaldo. "Contribution to the DC-AC conversion in photovoltaic systems : Module oriented converters." Thesis, Toulouse, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAT0001/document.
Анотація:
Ces dernières années, un intérêt croissant pour les systèmes électroniques de puissance a été motivé par l'émergence de sources d'énergie distribuées et renouvelables raccordées aux réseaux électriques. Dans ce contexte, la nécessité de topologies de faibles puissances alimentées par quelques modules photovoltaïques, en évitant l'utilisation de transformateurs, a ouvert l'étude de convertisseurs spéciaux et l’étude des stratégies de commande associées afin d’assurer la stabilité, la fiabilité et un rendement élevé du dispositif. Une possible solution est d’utiliser un dispositif générique connu dans la littérature scientifique et commerciale comme « micro-onduleur » ou «convertisseur intégré au module » qui avec le module photovoltaïque définit un produit « plug and play » appelé "module AC".Ce travail est consacré à l'étude d'un micro-onduleur monophasé avec deux étapes sans transformateur raccordée au réseau. La topologie proposée est composé d’un convertisseur DC-DC non isolé élévateur avec un gain quadratique et un onduleur réducteur lié au réseau connectés en cascade. Le convertisseur DC-DC extrait en permanence la puissance maximale du module photovoltaïque malgré les changements dans les conditions environnementales. L'étape DC-AC injecte la puissance extraite par l'étape DC-DC dans le réseau et assure un niveau élevé de qualité de l’énergie. Les efforts de recherche de ce travail sont concentrés sur la mise au point de commandes utilisant comment base, la théorie de contrôle par mode de glissement, qui conduit à une mise en œuvre simple avec une description théorique complète validée á partir de simulations et expérimentations.Après avoir décrit l'état de l’art dans le premier chapitre, le manuscrit est divisé en quatre chapitres, qui sont dédiés respectivement à l’algorithme de recherche du point de puissance maximale (MPPT), á l’étape de conversion DC-DC, á l'étape de conversion DC-AC et finalement au micro-onduleur complet. Un nouvel algorithme de recherche extrémal du point de puissance maximale est développé (SM-ESC). Pour la étape DC-DC, le convertisseur élévateur quadratique avec seulement un interrupteur contrôlé est étudié utilisant le concept de résistance sans perte par mode de glissement (de l’acronyme anglais : Sliding-Mode Loss-Free-Resistor – SM-LFR) afin d’obtenir un gain de tension élevé avec un fonctionnement sûr et compatible avec l’algorithme MPPT. Pour la étape DC-AC, le convertisseur de pont complet est contrôlé comme un onduleur de source de puissance (de l’acronyme anglais : Power Source Inverter - PSI) en utilisant une commande par mode de glissement qui poursuit une référence sinusoïdale de courant de sortie. Cette commande est complétée par une boucle de régulation de la tension du bus DC qui assure une haute qualité d’énergie injectée dans le réseau. Enfin, les trois étapes constitutives sont fusionnées pour obtenir un micro-onduleur complètement contrôlé par la technique de mode de glissement, ce qui constitue le principal résultat et contribution de cette thèseThese last years, a growing interest in power electronic systems has been motivated by the emergence of distributed renewable energy resources and their interconnection with the grid. In this context, the need of low power topologies fed by a few photovoltaic modules avoiding the use of transformers opens the study of special converters and the associated control strategies ensuring stability, reliability and high efficiency. A resulted generic device known in the commercial and scientific literature as “microinverter” or “module integrated converter” performs a plug and play product together with the PV module called an “AC module”.This work is devoted to the study of a transformer-less single-phase double-stage grid-connected microinverter. The proposed topology has a non-isolated high-gain boost type DC-DC converter and a non-isolated buck type DC-AC converter connected in cascade through a DC bus. The DC-DC converter permanently extracts the maximum power of the PV module ensuring at the same time a good performance coping with power changes introduced by the change in the environmental conditions. The DC-AC stage injects the power extracted by the DC-DC stage into the grid ensuring a high level of power quality. The research efforts focus on the involved control functions based on the sliding mode control theory, which leads to a simple implementation with a comprehensive theoretical description validated through simulation and experimental results.After giving the state-of-the-art in the first chapter, the manuscript is divided into four chapters, which are dedicated to the Maximum Power Point Tracking (MPPT), the DC-DC stage and its control, the DC-AC stage and its control and the complete microinverter. A new Extremum Seeking Control (ESC) MPPT algorithm is proposed. The single-switch quadratic boost converter is studied operating as a Loss-Free-Resistor (LFR) obtaining a high DC output voltage level with a safe operation. The full-bridge converter is controlled as a Power Source Inverter (PSI) using a simple sliding-mode based tracking law, regulating the voltage of the DC bus and then ensuring a high power quality level in the grid connection. Finally, the three building blocks are merged to obtain a sliding mode controlled microinverter constituting the main result and contribution of the work
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Miller, Dominique. "Contribution à l'étude et à la réalisation d'une sonde multi-éléments à courants de Foucault et de l'instrumentation associée, destinée à la détection et la reconstruction tomographique de défauts dans les tubes de générateurs de vapeur." Cachan, Ecole normale supérieure, 1998. http://www.theses.fr/1998DENS0039.
Анотація:
Compte-tenu des progrès en matière de modélisation des dispositifs à courants de Foucault, et de résolution des problèmes inverses, on peut espérer pouvoir utiliser bientôt les outils de l'imagerie pour la reconstruction de défauts de pièce métalliques. Encore faut-il disposer d'un capteur approprie, qui échantillonne correctement le champ magnétique et qui soit modélisable. Dans cette thèse, nous présentons les pré déterminations nécessaires à la réalisation d'un capteur multiéléments, dans le cadre du contrôle à grande vitesse de tubes de générateurs de vapeurs. Cela conduit en la conception d'une sonde de type microsystème, avec détecteurs sur silicium et électronique de conditionnement embarquée. Par ailleurs, la reconstruction tomographique étant une opération coûteuse en temps de calcul, et elle ne doit être appliquée que sur des zones suspectes. Nous proposons un pré traitement rapide et efficace, base sur l'analyse en composantes principales pour détecter de telles zones, malgré un rapport signal à bruit souvent très mauvais. L'ensemble sonde/pré traitement donne des résultats très satisfaisant en termes de détection, et doit permettre par la suite une reconstruction tomographique des défauts.
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Oddos, Y. "Vérification semi-formelle et synthèse automatique de PSL vers VHDL." Phd thesis, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00481923.
Анотація:
La vérification à base de propriétés (PBV) est devenue un élément essentiel des flots de conception pour supporter la vérification de circuits complexes. Pour de tels composants où les techniques de vérification formelle ne peuvent s'appliquer, la vérification dynamique à base de propriétés connecte au circuit des moniteurs et des générateurs de test synthétisés à partir de propriétés pour construire de manière simple un environnement de test. Durant cette thèse une partie des travaux à consisté à développer une approche de synthèse de propriétés pour la génération de vecteurs de test. Dans ce contexte, les propriétés décrivent l'environnement du circuit sous test. Elles sont synthétisées en générateurs produisant des séquences de test respectant la propriété correspondante. Il est alors possible de spécifier et d'obtenir un modèle pour tout l'environnement du circuit. Alors que notre approche est modulaire, une méthode à base d'automates a été développée en collaboration avec l'université de McGill. La contribution la plus intéressante de cette thèse tiens dans la méthode qui a été mise en place pour synthétiser une spécification temporelle en un circuit correct par construction. Alors que les approches de l'état de l'art ont une complexité polynomiale, la nôtre est linéaire en la spécification. L'outil SyntHorus a été développé pour supporter cette méthode et synthétise en quelques secondes un circuit correct par construction à partir d'une spécification de plusieurs centaines de propriétés. La correction des générateurs et de la méthode de synthèse a été effectuée à l'aide du prouveur de théorème PVS. Les méthodes et outils développés durant cette thèse ont été validés, renforcés et transférés dans l'industrie grâce à plusieurs coopérations (Thalès Group, Dolphin Integration et ST-Microelectronics) et au projet ANR SFINCS.