Energy Conversion for Renewable (SEM / M1-SGB) - 4EUS4COE

Objectif(s)

Ce module est divisé en deux parties. La première se concentre sur les moyens de production d’énergie électromécaniques, connectés directement ou indirectement aux réseaux électriques. La seconde s’intéresse aux structures d’électronique de puissance associés à la conversion d’énergie renouvelable (soit à vitesse variable soit à base de conversion d’énergie statique).

La première partie du module est de fournir les connaissances permettant de modéliser et de contrôler la conversion d'énergie basée sur des génératrices électromécaniques (génératrice pour barrage, éolienne, usine marémotrice, etc.). Il s'agit d'un cours technique dont le contenu est très clairement orienté vers le Génie Electrique. En terme de savoir-faire, les compétences acquises seront du domaine de la modélisation et le contrôle des machines tournantes (en régime permanent et transitoire) à vitesse constante et variable.

La seconde partie s’attaque aux convertisseurs statiques. Il s’agit de comprendre le principe de l'alimentation à découpage, de savoir choisir une structure d’électronique de puissance en fonction de l'application et de connaitre certains aspects du dimensionnement.

Responsable(s)

Laurent GERBAUD

Contenu(s)

Cours et Travaux Dirigés, 44h

Partie Conversion d’énergie

• Introduction et principe de la conversion d’énergie.
• Création des champs tournants.
• Modélisation des génératrices électromécaniques pour leur commande : machines synchrones. TD associés : centrale marémotrice de la Rance ; modélisation vectorielle et petits signaux des machines synchrone.
• Modélisation des génératrices électromécaniques pour leur commande : machines asynchrones.
• Commande des génératrices électriques en réseau isolé ou non et notions de stabilité statique et dynamique. TD associé : stabilité dynamique d’une centrale connectée au réseau, calcul du temps critique d’élimination du défaut.
• Commande de systèmes de production d'énergie par génératrices électriques à vitesse variable. TD associé : modélisation et étude de points de fonctionnement d’une turbine éolienne asynchrone à double alimentation.

Partie Electronique de puissance

• Introduction
• Conversion DC-DC. TD associé : Hacheur
  1. Convertisseur Buck (principe de base de l'électronique de puissance)
  2. Convertisseur Boost (application à la production PV)
  3. Alimentation à découpage (DC-DC isolé): exemple du Flyback
  4. Bases technologiques et considérations de conception
  5. Inversion du flux de puissance : hacheurs réversibles
• Conversion DC-AC. TD associé : onduleur MLI
  1. Onduleur pleine onde monophasé
  2. Onduleur pleine onde triphasé
  3. Principe de la modulation de largeur d’impulsion, MLI (scalaire et vectorielle)
• Conversion AC-DC. TD associé : redresseur IFA 2000
  1. Redresseur à diode monophasé
  2. Redresseur triphasé
  • A thyristors
  • Redresseur triphasé
  1. Conversion à absorption sinusoïdale
• Dernier TD : sujet de synthèse et/ou étude composant particulier

Travaux Pratiques – 16h

• Production d'énergie éolienne et services systèmes,
• Centrale de production d’énergie électrique : application hydraulique en mode normal isolé ou connecté au réseau, en régime de défaut.
• Structures d’électronique de puissance (hacheur, redresseurs, onduleurs) et MLI appliquées aux filtrages CEM basses fréquences, au stockage électrochimique.

selon la taille des groupes, le CTD est du TD+CM. Les SEM ont le cours/TD en français, les SGB ont le CTD en anglais.
Les BE sont en anglais, mais peuvent être en français pour les SEM selon la constituion des groupes en fonction du nombre d'étudiants

• Circuits électriques, mathématique de base.
• Connaissances de base sur le fonctionnement des réseaux d'énergie et de la conversion d’énergie statique et électromécanique. Connaissances en machines électriques : machine synchrone, champs magnétiques tournants, machine asynchrone (suggéré).
• Connaissances en électronique de puissance : circuits électriques de base hacheur/redresseur (obligatoire) et base d’électronique de puissance (suggéré).

Contrôle des connaissances

Session 1
Contrôle continu (CC1) :

• Evaluation lors des travaux dirigés associés aux cours sur la conversion d’énergie électromécanique et statique sous la forme de rendu de rapport et note de comportement en classe
• Rapports et présentation durant les séances de travaux pratiques (trois rapports et une présentation), pour partie sur le cours et les travaux dirigés de conversion d’énergie et pour partie sur ceux d’électronique de puissance

Examen terminal (ET1) :
3h examen écrit, pour partie sur le cours et les travaux dirigés de conversion d’énergie et pour partie sur ceux d’électronique de puissance

Session 2 :
La note obtenue en ET2 remplace le ET1. Cette épreuve peut être un nouvel examen écrit ou une épreuve orale en fonction du nombre d’étudiants au rattrapage.
Le contrôle continu (CC1) n'est pas rattrapable (CC2=CC1)

L'examen existe en français et en anglais

Calendrier

Le cours est programmé dans ces filières :

• Cursus ingénieur - Ingénieur SEM - Semestre 8 (ce cours est donné en français et en anglais )
• Cursus ingénieur - Master inter SGB - Semestre 8 (ce cours est donné en français et en anglais )

Informations complémentaires

Code de l'enseignement : 4EUS4COE
Langue(s) d'enseignement :

Vous pouvez retrouver ce cours dans la liste de tous les cours.

Bibliographie

• Chatelain, J. (1989). Machines électriques (Vol. 10). PPUR Presses polytechniques.
• Kundur, P. (1994). Power system stability and control (Vol. 7). N. J. Balu, & M. G. Lauby (Eds.). New York: McGraw-hill.
• Ferrieux, J. P., & Forest, F. (1987). Alimentations à découpages, convertisseurs à résonnance. Masson.
• Laverdure, N. (2005). Sur l'intégration des générateurs éoliens dans les réseaux faibles ou insulaires (Doctoral dissertation, Institut National Polytechnique de Grenoble-INP).
• Teninge, A. (2009). Participation aux services système de parcs éoliens mixtes: application en milieu insulaire (Doctoral dissertation, Institut National Polytechnique de Grenoble-INP).