Laboratoire de Génie Energétique et Génie Informatique

Equipe 01 : Conversion de l’'énergie éolienne et solaire

Le principal objectif, est de synthétiser des techniques qui peuvent assurer une stabilité et un fonctionnement optimal d’un réseau électrique d’une chaine de production d’énergie renouvelable de source solaire et éolienne, dans un environnement de réseau isolé ou couplé à un réseau de grande puissance. En effet, l’insertion des FACTS dans les réseaux électriques a connu récemment une progression d’applications pour améliorer davantage la stabilité et contrôler efficacement l’écoulement de puissances des réseaux électriques surtout ceux de sources d’énergie renouvelables qui nécessitent une surveillance de comportement transitoire de ces derniers pour garantir :

-Une fiabilité : grâce à des solutions expertes tels les systèmes FACTS et la technologie HVDC, garants d’un approvisionnement énergétique sûr et de haute qualité ;

-Une efficacité énergétique : grâce à des applications d’électronique de puissance qui améliorent le transit de puissance active et réduisent l’engorgement, à des systèmes de gestion des marchés de l’énergie qui assurent l’efficacité de leur fonctionnement et leurs transactions et à des transformateurs à pertes réduites qui augmentent la performance des réseaux.

-Un respect de l’environnement, en raccordant aux réseaux les sources d’énergies renouvelables et une génération d’électricité sans CO2.

-Une stabilité : grâce aux systèmes FACTS qui facilitent l’intégration des énergies renouvelables et stabilisent les réseaux en courant alternatif.

-Une compensation de l’énergie réactive sera plus simple à réaliser en utilisant les nouvelles techniques de compensations telles que le STATCOM.

La participation de l'ensemble des partenaires socio-économiques et les chercheurs universitaires garantissent un encadrement de haut niveau d’aspect de plus en plus pratique pour les doctorants- et la réalisation des projets de fin d’études qui permet de maîtriser les thèmes suivants.

·     Des méthodes de simulation et de validation expérimentale.

·      De la gestion de l’énergie électrique

·      Du diagnostic

·      De la modélisation

·      De l’analyse et conception des systèmes électroniques

·      De la modélisation et régulation de processus industriel

·      De la maintenance prédictive des machines tournantes

·      De la compensation de l’énergie réactive

·      De la stabilité des réseaux

Equipe 02 : Modélisation et Observation en vue de la Commande Robuste des Machines Synchrones à Aimants Permanents.

L'apparition des machines synchrones à aimants permanents (MSAP) dans le monde des actionneurs électriques a joué un rôle crucial dans l'évolution des systèmes électriques en leur ouvrant de nouvelles opportunités grâce à leur fonctionnement dans une ambiance déflagrante. En effet, le champ d'application des systèmes industriels, utilisant des MSAP, ne cesse de croître. Les applications industrielles qui font appel aux MSAP exigent souvent de hautes performances dynamiques où imposent des cycles de fonctionnement sévères comme cela est le cas en secteurs des énergies renouvelables (éoliennes).

Le thème proposé couvre différents aspects du contrôle et d′observation du point de vue de l′automatique. Il a pour objectif d′une part de développer des axes théoriques pour établir de nouveaux résultats et ainsi contribuer à la mise au point de nouvelles techniques et approches permettant d′augmenter davantage les performances des machines synchrones, en terme de suivi de consignes et de rejet de perturbations, et robustes vis-à-vis des incertitudes paramétriques de la machine et accélérant dans un second temps le travail d′ingénierie et d′autre part de répondre à des problématiques issues de l′industrie et des applications spécifiques. Ainsi, le travail de recherche, qu′on vient de proposer, est un sujet d′actualité, très intéressant et s′inscrit dans le cadre de l′analyse et de la synthèse de lois de commandes avancées et robustes et l′observation pour un système multi variable.

Objectifs

 L′objectif scientifique du présent projet est de mener des chercheurs amont sur la modélisation et la commande robuste des MSAP dans des applications liées à la génération d′énergie fournie par des éoliennes de petite et moyenne puissances.

L′essentiel du travail se situe sur les algorithmes de commande qui doivent être:

1. Performants en termes de suivi de consignes et rejet de perturbations,

2. Robustes vis-à-vis d′incertitudes paramétriques de la machine,

3. Implantables sur la plateforme de prototypage rapide (DSPACE 1104) afin de réaliser d′autres prototypages industriels.

 Nos développements doivent aboutir à:

        1- l'établissement de modèles du processus en question sur la base de nouveaux outils numérique de modélisation,

        2-  l'introduction des convertisseurs matriciels dans l'installation à mettre en place,          

  3-  l'amélioration des performances, après application de nouvelles techniques de contrôle robustes, en régimes transitoires et en poursuite des MSAP,

4-  l'application des formulations LMI en vue de synthétiser des observateurs robustes par le biais d′un placement de pôles robustes adéquat dans des régions LMI.

Equipe 03 : Systèmes de Réglage en Electronique de Puissance pour les applications en Conversion des Energies Renouvelables

Le développement croissant des applications de l’électronique de puissance conduit, dans certains secteurs industriels, à une prolifération de convertisseurs statiques. Aujourd’hui, le nombre de ces dispositifs raccordés aux réseaux électriques est en constante progression. Ces convertisseurs statiques apportent une plus grande souplesse et des économies d’énergie par rapport aux solutions antérieures. Ils sont principalement destinés à la conversion et au traitement de l’énergie électrique entre une source (réseau électrique, générateurs synchrone ou asynchrone, batterie, sources renouvelable, …) et une charge (charge passive, machines alternatives, réseau de bord, …).

Le thème proposé couvre le domaine des réglages classiques et des commandes par l’intelligence artificielle rencontrés en électronique de puissance. Ils sont ensuite appliqués dans la conversion des énergies renouvelables dans le but d’apporter de l’amélioration du transport d’énergie par leur performance  et leur flexibilité.

L’étude des dispositifs FACTS (Flexible Alternating current Transmission Systems) et les HVDC (High Voltage Direct current) se prêtent comme meilleure technologie pour l'intégration des formes plus intermittentes d'énergie renouvelable dans les réseaux électriques, en particulier sur de longues distances.  Ils sont étudiés selon les types et les modes de compensation : compensation shunt, compensation série. Les techniques avancées des FACTS emploient des montages rencontrés en électronique de puissance tels que les onduleurs. La topologie des onduleurs multiniveaux est ainsi étudiée pour offrir une gamme de solutions quand au choix de l’étage de puissance encore plus les différentes possibilités de commande.

 Le filtre actif des harmoniques est traité dans ce thème puisqu’il apporte des améliorations de la qualité de l’énergie électrique transportée, car il permet de nettoyer les lignes électriques des courants et des tensions harmoniques indésirables.

1.  Contrôle avancée et intelligent des dispositifs FACTS classiques et multiniveaux.

 2.    Étude de la gestion des puissances active et réactive de parcs mixtes (éoliens –solaires) en utilisant les FACTS classiques et multiniveaux

3.   Modélisation, commande et réalisation des compensateurs du type STATCOM (Static Synchronous Compensator) et SSSC (Static Synchronous

 Series Compensator) aboutit à leur combinaison pour donner le Variateur de charge universel (UPFC).

4.   Modélisation, commande et réalisation d’une ligne HVDC.

5.  L’apport d’une ligne HVDC à l’amélioration du transport d’énergie électrique prévenant des sources éolienne ou solaire 

6.   Contribution à la commande avancée et intelligente des redresseurs à MLI

7.  Contribution à la commande avancée et intelligente des filtres actifs (séries et parallèles)

Equipe 04 : Stabilité Et Conduite des Réseaux Electriques

Le développement de sources d’énergie renouvelable raccordées aux réseaux électriques va profondément modifier la fonction et la structure de ces derniers. Jusqu’à présent les réseaux avaient pour rôle de transporter l’électricité produite de façon concentrée dans des centrales de grande puissance et de la distribuer pour être consommée par des millions de consommateurs, particuliers ou entreprises. En revanche, les sources décentralisées d’électricité (éolien, photovoltaïque, petite cogénération…) appelle aujourd’hui de nouvelles fonctionnalités et introduit une plus grande complexité. Dans un futur proche, les réseaux auront pour rôle non seulement de distribuer l’électricité produite mais également de mutualiser l’ensemble des productions décentralisées tout en garantissant le même niveau de fiabilité et de qualité d’approvisionnement qu’aujourd’hui.

Dans les grands réseaux interconnectés, l’équilibre consommation/production est encore peu impacté par          les fluctuations des productions d’origine renouvelable. Bien qu’en fort développement, les énergies renouvelables éoliennes et PV ne représentent encore qu’une faible part de la production totale. Aujourd’hui, les problèmes rencontrés sont plutôt d’ordre local (congestion des lignes électriques) ou liés au comportement des sources en cas de perturbation (découplage). Néanmoins, les objectifs fixés par les politiques énergétiques, en termes de pénétration des ENRs électriques, amèneront rapidement des contraintes liées à la variabilité et la prédictibilité de la production.

Le thème proposé couvre le domaine d'amélioration de la stabilité des  réseaux électriques et donne des solutions et des techniques avancées pour améliorer le transit des puissances active et réactive. on peut citer l'utilisation de "nouvelles technologies" comme les FACTS, les mesures synchronisées par GPS, mais aussi la sûreté de fonctionnement, les services-système susceptibles d'être apportés par les producteurs indépendants, la prévention des pannes d'électricité généralisées et l'optimisation de la reconstruction du réseau lorsque la panne ne peut être évitée. 

Nos développements doivent aboutir à:

1- La modélisation et la simulation des réseaux (y compris des portions de réseaux de distribution) avec leurs systèmes de mesures à large échelle. Un objectif pourrait être d'arriver à simuler un réseau à l'échelle nationale,

2-  La simulation numérique ou hybride (partie numérique + partie physique) temps-réel des réseaux électriques.

3-  Amélioration de la stabilité transitoire des réseaux électriques.

4- L’optimisation de fonctionnement des réseaux électrique

5- FACTS

Equipe 05 : Optimisation des Systèmes

Les activités de notre équipe se focaliseront sur les différentes techniques du soft computing appliquées aux systèmes dynamiques. Ces approches  et notamment les réseaux de neurones, les algorithmes génétiques, l'apprentissage par renforcement et la logique floue, vont être utilisées dan la simulation des différents systèmes.

Nous allons dans un premier temps faire une hybridation de quelques techniques afin de faire  les éventuelles simulations sur les différents systèmes des autres équipes du laboratoire. Ces simulations permettront une validation et une vérification des modèles proposés. Une fois achevée, un second travail consistera à formuler et à explorer d'autres techniques afin d'optimiser les systèmes soit en hybridant soit carrément en proposant d'autres approches et de valider ces modèles en les comparant avec les résultats déjà trouvés.

Nos objectifs de recherche permettront de réaliser des plates formes de simulation des différents systèmes  des autres équipes, d'en optimiser le fonctionnement et d'en tirer les conclusions afin de permettre une validation des résultats à obtenir. Ces travaux vont nous être d'une grande utilité dans la prise de décision et dans l'élaboration de l'étude comportementale des différents systèmes dynamiques et d'en mesurer leurs          complexités.

Ceci dit, ce travail facilitera un travail collaboratif des différentes compétences des membres du laboratoire 

1.       Simulation des systèmes dynamiques.

2.       Techniques de Soft Computing.

3.       Optimisation des modèles.

4.       Logique floue et apprentissage.

5.       Systèmes multi-agents.

6.       Validation, vérification et prise de décisions.