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Lin-Shi, Xuefang (1961-...).

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Works: 50 works in 61 publications in 3 languages and 85 library holdings
Roles: Opponent, Thesis advisor, Other, Author
Publication Timeline
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Most widely held works by Xuefang Lin-Shi
Meng yi chang Fu luo yi de : jie kai jing shen fen xi zhi fu de mi mi dang an by Tu Ge Er( Book )

2 editions published in 2006 in Chinese and held by 24 WorldCat member libraries worldwide

Modélisation et commande d'une interface à base d'un convertisseur NPC pour système de stockage hybride dédié micro-réseau by Quentin Tabart( )

1 edition published in 2019 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

La transition énergétique engagée ces dernières années a permis l'intégration croissante d'une production renouvelable au mix énergétique. Cette production renouvelable est souvent décentralisée et son énergie primaire aléatoire. Lorsque la Génération Décentralisée atteint des parts importantes de la production globale, des problèmes de planification, de qualité et de sécurité se posent. Ainsi le concept de microréseau propose de transformer les réseaux centralisés d'hier en réseaux de plus petites dimensions qui ont la particularité de pouvoir être autonomes les uns des autres.Les microréseaux permettent de maximiser l'efficacité de la transmission d'énergie de la source au consommateur en rapprochant géographiquement ces derniers et donc en diminuant les pertes liée au transport. Mais le manque d'inertie et de dispositif de soutiens au microréseau le rende faible et le stockage de l'énergie est nécessaire pour assurer son bon fonctionnement.Il est aussi montré que les technologies de stockages actuelles ne permettent pas de fournir à la fois une grande capacité d'énergie et de puissance en même temps, que ce soit pour des raisons technologique ou économique. Le stockage hybride est alors une solution qui allie les avantages de plusieurs technologies et permet aussi d'en réduire les inconvénients.Plusieurs topologies permettent de réaliser un stockage hybride. L'une d'entre elle utilise un convertisseur multiniveau pour interfacer deux stockeurs ou plus avec un réseau triphasé. Ce denier permet aussi l'injection d'une source de courant sur le bus DC. L'utilisation d'un seul convertisseur multiniveau NPC permet alors de réduire les pertes et les courants harmoniques, mais offre en contrepartie une flexibilité limitée comparé à des structures avec des étages de conversion intermédiaire. L'ajout d'un quatrième bras au convertisseur lui confère aussi la capacité de contrôler le courant dans le neutre et ainsi permet de gérer les déséquilibres de la charge tout en conservant les tensions équilibrées.Le travail de recherche est axé sur l'étude des limites structurelles et l'élaboration d'un algorithme de commande de la topologie multiniveau NPC à quatre bras utilisé comme interface entre une source d'énergie renouvelable, un stockage hybride et un microréseau. Dans un second temps des services systèmes comme la régulation en tension et en fréquence sont développés et testé en simulation et expérimentalement
Control and observation of switched systems. Application to power converters by Gerardo de Jesus Becerra( )

2 editions published in 2019 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

En matière de production énergétique, les tendances actuelles indiquent que la part de marché mondiale des énergies renouvelables continuera d'augmenter du fait de l'amélioration continue de l'efficacité des équipements et de la réduction de leurs coûts. Les convertisseurs de puissance jouent un rôle fondamental dans le fonctionnement des réseaux électriques car ils permettent les transferts d'énergie entre les sources, les éléments de stockage et les charges. Ces dispositifs doivent répondre à des exigences particulières d'efficacité, de robustesse et de stabilité pour garantir un fonctionnement correct. Le travail présenté dans ce mémoire est centré sur deux problèmes particuliers liés au comportement des convertisseurs de puissance : la commande et l'observation. Ces problèmes sont difficiles à résoudre en raison des non-linéarités et des phénomènes physiques complexes présents dans ces composants. Le modèle mathématique utilisé pour représenter les convertisseurs de puissance est le modèle dit à commutation. Sur la base de ce modèle, nous exploitons des outils abordés dans des problématiques telles que la stabilité de Lyapunov, la méthode des moments, la géométrie algébrique et le filtrage direct. Nous proposons des approches novatrices pour commander et observer ces systèmes commutés. Nous introduisons notamment la notion de moments de relaxation pour les systèmes commutés. Ces représentations permettent d'obtenir des modèles permettant d'établir une cartographie de l'entrée de commutations dans l'espace des moments. Cette carte supprime la non-linéarité associée à l'entrée de commutation et fournit un modèle plus approprié pour effectuer les calculs numériques de la commande. C'est l'idée fondamentale de la méthode de commande à variation de paramètres proposée. Après avoir calculé un signal de commande pour le modèle relaxé, le signal d'entrée pour le système commuté peut alors être déduit. Cette approche a montré de bonnes performances en termes de suivi de référence et de stabilité. Une approche reposant sur les données pour l'observation des systèmes commutés est proposée. Cette méthode implique la synthèse d'un filtre direct qui calcule les limites du cas le plus défavorable sur l'erreur d'estimation. Cette méthode est appliquée au cas des convertisseurs de puissance fonctionnant en mode continu et discontinu. Une mise en oeuvre pratique est effectuée et ses performances sont comparées à d'autres méthodes d'estimation
Analyse et réduction des vibrations d'un refroidisseur cryogénique pour application spatiale : de la modélisation multiphysique à la commande non linéaire by Kevin Lauzier( )

2 editions published in 2020 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Les satellites météorologiques, scientifiques et militaires d'observation de la Terre sont parfois équipés de caméras thermiques. Ces imageurs doivent être refroidis à très basse température pour limiter le bruit induit sur les images de la Terre par la température des capteurs eux-mêmes ainsi que par des sources de chaleur proches des détecteurs infrarouges. Cette thèse s'intéresse à un refroidisseur cryogénique de type « tube à gaz pulsé » qui remplit cette fonction. Elle traite plus particulièrement des vibrations qu'il génère car elles peuvent notamment déstabiliser le satellite ou mettre en mouvement le plan focal des caméras. Les objectifs sont alors de comprendre et de réduire les vibrations induites par le fonctionnement du refroidisseur cryogénique. Ces travaux de thèse comportent deux parties principales. Dans la première, après une analyse du refroidisseur et de son fonctionnement, son comportement vibratoire est modélisé. Ce modèle multiphysique global a pour objectif d'identifier les dissymétries, les non-linéarités et les comportements mécaniques susceptibles d'induire des vibrations. L'approche système proposée fait appel à différentes disciplines scientifiques telles que l'électromagnétisme, la mécanique des solides, la mécanique des fluides et la thermodynamique. Des études de sensibilité sont conduites et le modèle est confronté à des expériences, en mettant en exergue les limites des moyens de mesure et des méthodes de vérification. Dans un second temps, la réduction des vibrations du refroidisseur par la commande est étudiée. L'ensemble du contrôleur actuel de réduction des vibrations est remis en question. Les améliorations proposées concernent les capteurs de vibration, l'algorithme d'analyse fréquentielle, l'algorithme de réduction des vibrations ainsi que le mode de commande. Les solutions de pilotage, de conception et de fabrication du refroidisseur qui résultent de cette thèse offrent des opportunités pour améliorer les performances du système et diminuer son coût
Contribution à la modélisation et à la commande d'un vérin pneumatique de grande longueur = contribution of the modelling and control of a long pneumatic cylinder by Xuefang Lin-Shi( Book )

2 editions published in 1992 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

The aim of the thesis is related to the modelling and the controlling of a long pneumatic cylinder. For a long pneumatic cylinder each chamber may be considered as a distributed parameter system. The first chapter presents the establishment of three distributed parameter models. The first two models are intended to simulate the dynamic behaviour of the cylinder. The first model corresponds an adiabatic hypothesis. The second model assumes an isentropic process. The third model is obtained first by the linearisation and then by the introduction of the acoustic approximation. The second chapter presents the experimental and simulated results performed on a 4,4 meters long cylinder. In the third chapter a non linear state-affine control with variable dynamic and a non linear control of the cylinder are proposed. These control laws are based on a lumped parameter model. The fourth chapter is related to the structural property study of the tank-servo-valve-cylinder-load assembly based on a bond graphs representation. The representation is deduced from the TAU method approximation applied to the linearised distributed parameter system
A study on an integrated 4-Switch Buck-Boost DC-DC converter with high efficiency for portable applications by Amokrane Malou( )

2 editions published in 2019 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

L'augmentation des performances des produits portables requièrent une exploitation la plus efficace possible de la batterie afin de permettre à ces produits d'être utilisés le plus longtemps possible avant d'être rechargés. Les circuits en aval ont besoin d'une source de tension stable qui peut varier pour chacun d'entre eux entre 1.0 V et 5.5 V à partir d'une tension d'entrée pouvant varier entre 2.5V et 5V. Un convertisseur DC-DC à 4 interrupteurs de type dévolteur-survolteur apparait comme une solution intéressante permettant des opérations de diminutions et d'augmentations de tension d'une part, et d'autres part le meilleur compromis entre rendement, performances dynamiques et coûts (en termes de place occupée sur le Silicium et sur la carte). ON Semiconductor a développé et produit un prototype en technologie CMOS 0.25 µm (procédé propriétaire) d'un tel convertisseur qui sert d'étude de cas pour la thèse. Le convertisseur opère selon plusieurs modes de fonctionnement (mode dévolteur, mode survolteur et mode dévolteur-survolteur) à cause d'un impératif de fonctionnement en fréquence de commutation fixe. Le mode dévolteur-survolteur est le sujet principal traité dans la thèse. Le mode dévolteur-survolteur, aussi appelé mode de transition, peut être implémenté via plusieurs Séquences de Topologie (SdT) possibles. Trois SdTs sont comparées en termes de rendement parmi lesquelles figure la SdT implémentée par le prototype. Les performances dynamiques du convertisseur dans ses différents mode de fonctionnement sont ensuite étudiées en dérivant les expressions analytiques des fonctions de transfert qui les caractérisent. Les modèles dérivés dans Matlab et Mathcad pour évaluer le rendement et les performances dynamiques du convertisseur sont ensuite utilisés pour développer un outil servant à obtenir un dimensionnement rapide de la boucle de contrôle du convertisseur. À partir de cette étape, la stabilité du convertisseur dans ses différents modes de fonctionnement est analysée en utilisant la théorie de Floquet et un modèle échantillonné-linéarisé du convertisseur permettant l'établissement d'une méthodologie de conception d'un tel convertisseur. Enfin, pour améliorer le rendement en mode de transition pour tous les points de fonctionnement, un algorithme contrôlant la valeur de l'hystérésis du comparateur utilisé dans la boucle de contrôle a été développé en Verilog, simulé dans l'environnement CADENCE et implémenté en FPGA. Cet algorithme peut améliorer le rendement de près de 3% en mode de transition comparé au réglage initial de la valeur d'hystérésis
Modélisation et commandes avancées de systèmes hydro-électriques à vitesse variable by Baoling Guo( )

1 edition published in 2019 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet Innov'hydro, qui regroupe cinq laboratoires de Grenoble INP conjoints avec le CNRS et l'Université Grenoble Alpes et vise à mener une étude sur l'ensemble constitué par la turbine et le générateur électrique. Dans ce cadre, cette thèse menée dans G2Elab est dédiée aux techniques de contrôle avancées pour convertir de manière efficace l'énergie hydraulique en énergie électrique.Lorsque la centrale hydroélectrique est connectée aux réseaux comme fournisseur, à savoir le «mode PQ», elle délivre la quantité exacte de puissance active et réactive en fonction de la demande réelle ou permet d'exploiter au maximum la ressource primaire disponible. Cette thèse se focalise sur le dernier cas: le convertisseur côté machine confirme la vitesse de rotation optimale pour atteindre la puissance maximale; le convertisseur côté réseau assure la tension constante du circuit intermédiaire et envoie une alimentation de bonne qualité au réseau. Une topologie conventionnelle basée sur un générateur synchrone à aimant permanent (PMSG) est implémentée. Elle est composée d'une turbine hydraulique, de PMSG, de convertisseurs de source de tension dos à dos avec PWM en interaction avec le réseau.Une centrale hydroélectrique à vitesse variable (VS-HEP) est un système non linéaire variant dans le temps, perturbé par diverses incertitudes. Ainsi, cette thèse est dédiée à l'amélioration de la robustesse du contrôle et de la capacité de rejet des perturbations. Les contributions de cette thèse sont les suivantes:1. Modèle hydraulique et application de PHIL• Un modèle hydraulique tridimensionnel à échelle réduite est établi de manière flexible pour diverses conditions de fonctionnement en laboratoire.• Le modèle dynamique de l'actionneur à aubes directrices est introduit afin de prendre en compte les effets de la dynamique induite sur l'ensemble des performances électriques.• Sur la base du benchmark PHIL en temps réel flexible du G2Elab, un banc d'essai hydraulique à vitesse variable est construit, en cours d'adaptation pour le modèle à échelle réduite proposé.2. Contrôle avancé de la robustesse élevée et de la capacité de rejet de perturbations• Un contrôleur de vitesse basé sur ADRC est proposé pour améliorer les performances de suivi de vitesse, permettant ainsi un fonctionnement MPPT efficace. Un observateur de couple est intégré pour atténuer les effets des variations de couple hydraulique.• Un contrôleur ESO est implémenté dans la boucle de contrôle DC-Link. Il atteint une plus grande robustesse et améliore la dynamique de contrôle. Et il est simple à concevoir et à employer pour des ingénieurs.3. Technique de synchronisation basée sur ESO• Un ESO-PLL amélioré est proposé. Les incertitudes internes et les perturbations externes dans le système PLL sont estimées via ESO et activement compensées par une dynamique en boucle fermée en temps réel, ce qui permet une grande robustesse dans la gestion des perturbations.• Un intégrateur généralisé (GI)-ESO est proposé pour les systèmes présentant des perturbations sinusoïdales à haute fréquence. Un intégrateur généralisé est introduit pour estimer la perturbation haute fréquence dans la conception.• Une PLL basée sur GI-ESO est proposée pour les utilitaires distordus. Les erreurs haute fréquence apparaissant dans la phase estimée peuvent être éliminées en utilisant le GI-ESO.4. Gestion optimale des centrales hydroélectriques à stockage pompé• Une approche de programme dynamique est utilisée pour gérer de manière optimale le temps de pompage et de génération d'un système hydroélectrique hybride à stockage par pompage.• Les bénéfices de tous les régimes de fonctionnement à vitesse variable et à vitesse fixe sont comparés.• Les bénéfices quotidiens augmentent par rapport au mode de fonctionnement normal. Parallèlement, les restrictions hydrauliques et la consommation d'eau peuvent être respectées
Contribution à la conversion AC/DC en Haute Tension by Pierre-Baptiste Steckler( )

2 editions published in 2020 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Le courant alternatif (AC) se prêtant bien à la majorité des problématiques de production, de transport et de distribution de l'électricité, on comprend qu'il soit massivement utilisé. Cependant, depuis plus d'un siècle, les bénéfices du courant continu haute tension (HVDC, pour High Voltage Direct Current) pour les longues distances sont bien connus. Aux interfaces, des convertisseurs AC/DC sont requis, leur composition évoluant au fil des avancées technologiques. Après avoir présenté les spécificités du HVDC et les contraintes qu'il introduit sur les convertisseurs AC/DC, ce manuscrit se focalise sur trois topologies : Modular Multilevel Converter (MMC), Alternate Arm Converter (AAC) et Series Bridge Converter (SBC). Elles sont présentées, dimensionnées et analysées en détail, puis comparées de façon quantitative en utilisant des indicateurs de performance originaux. Il en ressort que le MMC et le SBC sont particulièrement intéressants. La méthode de commande conventionnelle du MMC est ensuite présentée et ses propriétés structurelles sont mises en évidence. Une première loi de commande originale est présentée, avec des performances similaires mais une complexité inférieure à l'état de l'art. La seconde est non linéaire, basée sur la théorie de la platitude différentielle, et permet un suivi de puissance très rapide tout en assurant la stabilité exponentielle globale du système. Ces lois de commande sont évaluées en simulation, avec un modèle moyen et un modèle détaillé intégrant 180 sous-modules par bras. La dernière partie concerne le SBC. Après l'avoir modélisé, des résultats concernant une analyse structurelle de la topologie sont présentés ainsi qu'une loi de commande originale. Le rôle fondamental du transformateur pour les convertisseurs à structure série comme le SBC est souligné. Enfin, les performances de la loi de commande proposée sont testées en simulation
Commande de machine asynchrone sans capteur de vitesse : Application à la traction ferroviaire by Gaëtan Lefebvre( Book )

2 editions published between 2016 and 2019 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

The problem of speed sensorless control of induction machine is a well-studied problem in the field of automatic control and electrical engineering. This work addresses the problem of the feasibility of induction machine control over the whole speed range and for any type of induction machine, aiming at being used in a railway application. An intensive study of observability has defined a continuous quantitative measurement of the speed observability, named observability index. An observer was developped to confirme the correspondence between low-observability index areas and poor observation quality. The observability index defined in this thesis is thus a way to predict the observation performance of systems. The main originality of the work presented in this thesis is the use of this observability index in the induction machine speed sensorless drive. By taking advantage of the degree of freedom given by the variation of the flux amplitude, we propose to guarantee the observability index value above a given threshold while respecting the other constraints of the control. The speed observation becomes precise over the entire speed range, and a long time operation is possible on any point, without interfering with torque regulation. Experiments on real-time simulator confirm these results, including when slipping and sliding occurs. The electrical parameter observation is also studied to ensure the accuracy of speed observation. For this, the sensitivity of the speed observation to electrical parameter variations and the observability of these parameters are studied, leading to the definition of the electrical parameter observation strategy. The testings on power bench, and in real application on a regional train, validate the performance of the speed sensorless drive proposed on the entire speed range, and its suitability to the constraints of a railway application
Allocation de commande pour l'électrotechnique et l'électronique de puissance by Jérémie Kreiss( )

2 editions published in 2019 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This thesis is about the use of control allocation theory in the field of electrical engineering and power electronics. It is composed of two parts. The first one is related to control allocation theory and the second one focuses on the control of a particular application: the parallel interconnection of DC/DC converters. The control allocation theory gives tools to design control laws for input redundant systems. However, current definitions about those systems suffer from a lack of uniformity. That is why the first part provides new definitions and characterisations of input redundant systems in order to take input and state constraints into account. Furthermore, the control allocation method named "geometric approach" is enhanced to deal with input constraints while designing the control law. Thanks to those contributions, it is shown in the second part that the system composed of the parallel interconnection of DC/DC converters to a single load is an input redundant system. On this system, some methods of the control allocation theory are used to design a controller with stability and performance guarantees. Simulations and experimentations are given to highlight those development
Continuous time signal processing for wake-up radios by Alin Ratiu( Book )

2 editions published between 2015 and 2020 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

La consommation des systèmes de communication pour l'IoT peut être réduite grâce à un nouveau paradigme de réception radio. La technique consiste à ajouter un récepteur supplémentaire à chaque noeud IoT, appelé Wake Up Radio (WU-RX). Le rôle du WU-RX est de surveiller le canal de communication et de réveiller le récepteur principal (aussi appelé récepteur de données) lors de la réception d'une demande de communication. Une analyse des implémentations des WU-RX existants montre que les systèmes de l'état de l'art sont suffisamment sensibles par rapport aux récepteurs de données classiques mais manquent de robustesse face aux brouilleurs. Pour améliorer cette caractéristique nous proposons un étage de filtrage accordable `a fréquence intermédiaire qui nous permet de scanner toute la bande FI en cherchant le canal utilisé pour la demande de réveil. Ce filtre a été implémenté en utilisant les principes du traitement numérique de données à temps continu et consiste en un CAN suivi par un processeur numérique à temps continu. Le principe de fonctionnement du CAN est basé sur les modulateurs delta, avec une boucle de retour améliorée qui lui permet la quantification des signaux de fréquence plus élevé pour une consommation énergétique plus faible. Par conséquent, il a une plage de fonctionnement entre 10MHz et 50MHz ; pour un SNDR entre 32dB et 42dB et une consommation de 24uW. Cela se traduit par une figure de mérite entre 3fJ/conv-step et 10fJ/conv-step, une des meilleures pour la gamme de fréquences sélectionnée. Le processeur numérique est constitué d'un filtre IIR suivi par un filtre FIR. L'atténuation hors bande apportée par le filtre IIR permet de réduire le taux d'activité vu par le filtre FIR qui, par conséquent, consomme moins d'énergie. Nous avons montré, en simulation, une réduction de la puissance consommée par le filtre FIR d'un facteur entre 2 et 3. Au total, les deux filtres atteignent plus que 40dB de réjection hors bande, avec une bande passante de 2MHz qui peut être délacée sur toute la bande passante du CAN. Dans un pire cas, le système proposé (CAN et processeur numérique) consomme moins de 100uW, cependant la configuration des signaux à l'entrée peut rendre cette consommation plus faible
Contribution à la commande robuste de systèmes à relais et sa mise en œuvre expérimentale : Application aux convertisseurs de puissance DC-DC by Aboubacar Ndoye( )

2 editions published in 2021 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This thesis is dedicated to the design and the implementation of a robust control law for uncertain relay systems. Various approaches have been proposed for the design of stabilizing switching rules in the literature under the assumption that the equilibrium point is perfectly known. However, uncertainties prevent those results to be implemented in most practical cases. Here, to cope with model uncertainties, a dynamic controller is introduced in the design procedure which is based on the existence of an exponentially globally stabilizing continuous state feedback controller. Asymptotic stability of the closed-loop system, as well as zero steady-state error on the controlled output, are proven. Besides, under certain conditions, a constructive method to compute the gains of the controller parameters is provided using Linear Matrix Inequalities (LMI). The proposed strategy is then applied on a parallel interconnection of DC/DC converters. For this system, an extensive discussion is offered on specific difficulties about ill-conditioned matrix inequalities. The experimental validation of our approach is carried out using a user-programmable Field-Programmable Gate Array (FPGA). Finally, a comparison with Pulse Width Modulation (PWM) approaches is presented to put in light the advantages and drawbacks of each strategy
Contribution au développement d'une mini-pelle tout-électrique : Approche prédictive pour la commande efficace et compliante des actionneurs électromécaniques by Martin Gendrin( Book )

2 editions published between 2016 and 2019 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Nowadays, the electro-mechanical actuators (EMA) are seen as an alternative to the conventional hydraulic cylinders in a growing number of industrial applications, including the aeronautic sector, thanks to their high efficiency and relatively simple commandability. According to this features, this actuator technology was selected to replace the hydraulic cylinders of the actuation system of a full-electric compact excavator in the ELEXC project. However, some concerns arose from the lack of existing examples with EMA functioning in relatively severe working conditions implying collisions of the actuators with stiff environments. Therefore, this manuscript will first focus on the characterization of the electro-mechanical actuator and of its performances in this specific case of application, enabled by the development of a multi-energy test-rig. Beside the validation of the EMA capacities, a physic law model will be developed, and its parameters tuned according to the experimental results. In a second part of this manuscript, two novel control laws will be proposed, aiming respectively to reduce the negative repercussions of the discrete characteristic of the electrical converter, and to counterpart the lack of natural compliance of the mechanical actuator. They will be both based on the concept of predictive control, but will differ from the conventional implementation of this type of controller. The first proposed topology is a modulator based on a vector Pulse Width Modulation, in which the PWM sequence to be used is defined online by a predictive controller according to a cost function that takes into account the current ripples, the switching losses and the common mode voltages specific to the sequences. Next, a position-based impedance controller, whose impedance parameters are defined online by a predictive controller, is introduced, in order to enable the EMA to penetrate a stiff environment with a relatively low dynamic increase of compression force on the mechanical transmission
High power conversion chain for hybrid aircraft propulsion by Najoua Erroui( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Recently, the use of air transport systems has increased considerably. Therefore, the current environmental considerations are pushing to reduce their ecological impact. Projects such as Clean Sky 2 provide an answer to this problem, by proposing a reduction in CO2 emissions and noise pollution. The development of a hybrid-electric aircraft would reduce these emissions by reducing the size and weight of the systems and using more efficient electrical systems. This would reduce fuel consumption and therefore pollutant emissions. This work takes part into HASTECS Clean Sky 2 European project which aims to optimize the complete electrical chain of the hybrid aircraft integrating all aeronautical constraints such as partial discharges for electrical equipment placed in the non-pressurized zone. HASTECS project has set itself the challenge of doubling the specific power of electric machines including their cooling from 5 kW/kg to 10 kW/kg, while the power electronics, with their cooling system, would evolve from 15 kW/kg in 2025 to 25 kW/kg in 2035. To increase the specific power, the cooling system mass should be decreased either by optimizing its components which is done by the 4th work package (WP4) or by reducing power losses. Inverter losses reduction could be achieved by using small voltage rating components, by playing on modulation strategies or by using more performant semiconductors. The first option could be done by using multilevel architectures to avoid the direct series association. Unlike direct series association, the parallel one is easier to manage in terms of switches command so it was allowed in our studies. Several inverter topologies (2-, 3- and 5-level topologies) and modulation strategies (PWM, third harmonic injection, discontinuous PWM and full-wave) were compared using several semiconductors generations to choose the most performant solution in terms of efficiency and specific power. For the considered mission profile, the inverter could be sized for the maximum power point (takeoff) or the most extended flight phase (cruise). A comparative study of modulation strategies was carried out to highlight the structure and modulation presenting the best performance to minimize the losses for the chosen sizing points using most interesting topologies for the studied mission profile using two electrical motor windings configurations proposed by WP1
Contribution à la modélisation, l'analyse et l'optimisation de lois de commande pour convertisseurs DC-DC de puissance. by Ali Jaafar( )

1 edition published in 2011 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The use of power converters for real life applications is continuously increasing. Technological requirements include high precision levels and very good performances at the same time, where DC-DC converters have always played an important role in energy conversion-based systems. Our interest, throughout this thesis, is to analyze modeling and control law synthesis approaches in order to provide efficient control laws that are stable within the operating range, in response to certain specifications and also taking into account the problem of being industrially applicable. The aim of our research is hence to propose control law synthesis based on formalized {modeling + control} approaches, and adaptable to the operating point change. The exploited principles deal with Sliding Mode Observation and Control on one hand, and with the Passivity theory for control law synthesis coupled with the Immersion and Invariance principle for synthesizing {observers + load estimators} on the other. Also, the ease of implementing and validating the control law structures with common hardware available in the industry has always been a main issue throughout our study. In the view of illustrating the efficacy of the proposed methods, their experimental validation has been carried out on the SEPIC. This type of converter has many advantages compared to other converters. However, despite its advantages, it is still not well-exploited due to the difficulty in obtaining control laws capable of stabilizing its output voltage within a wide operating range
Etude et modélisation de stratégies de régulation linéaires découplantes appliquées à un convertisseur multicellulaire parallèle by Clément Garreau( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les structures de conversion multi-niveaux parallèles permettent de faire transiter de fortscourants tout en gardant une bonne puissance massique ; celles-ci sont réalisées en parallélisantdes cellules de commutation. Cette parallélisation permet de réduire le courant dans chaquecellule et ainsi de revenir dans des gammes plus standard de composants de puissance. Laparallélisation, en utilisant une commande adaptée, améliore les formes d'onde en sortie duconvertisseur. Ce manuscrit se focalisera sur une structure de conversion multiniveaux parallèlespécifique constituée de bras de hacheur dévolteur en parallèles couplés magnétiquement. Eneffet du fait de la commande entrelacée mise en place, l'ondulation du courant de sortie se voitréduite mais en contrepartie l'utilisation d'inductances séparées sur chaque bras entraine uneaugmentation de l'ondulation des courants de bras, directement liée au nombre de cellules decommutation, en fonction de l'ondulation du courant de sortie. Afin de palier à ce problème cesinductances sont remplacées par un (ou plusieurs) coupleur(s) magnétique(s) qui permet(tent) deréduire l'ondulation de courant dans chaque bras. Cependant dans le but de garantir la nonsaturation ainsi qu'une bonne intégration des coupleurs il est nécessaire de s'assurer del'équilibrage des courants de chaque bras malgré une différence entre les paramètres. Ainsi cemanuscrit s'est axé vers la détermination de différentes méthodes de modélisation découplant lesystème permettant le maintien de l'égale répartition des courants en utilisant des différences derapports cycliques. Ces méthodes de modélisation ont été généralisées afin de réaliser unalgorithme permettant de générer des lois de commande quel que soit le nombre de cellules enparallèle. Dans une dernière partie ces lois de commande ont été testées sur un prototype en lesimplémentant sur FPGA afin de procéder à une vérification expérimentale
Contribution to the Decentralized Energy Management of Autonomous AC-Microgrid by Hassan Moussa( )

1 edition published in 2017 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Cette thèse porte sur des micro-réseaux AC isolées qui permettent l'intégration des ressources énergétiques distribuées (DER) pouvant fournir leur énergie d'alimentation existante de manière contrôlée pour assurer le bon fonctionnement global du système. L'interconnexion d'un DER à une micro-réseau s'effectue habituellement en utilisant un convertisseur d'interface distribué (DIC) (i.e. un bloc d'interface d'électronique de puissance générale) qui est constitué d'un module de convertisseur à l'entrée de la source, un onduleur de tension (VSI), un module d'interfaçage de sortie, et le module de commande. Dans cette thèse on réalise plusieurs lois de commande basées sur des méthodes décentralisées. L'accent principal est mis sur les fonctions "Droop" qui ont la tâche de maintenir un équilibre de distribution d'énergie entre les différentes sources énergétiques connectées à la micro-réseau. L'objectif est d'assurer la stabilité du système et d'améliorer les performances dynamiques en partageant la puissance entre les différents générateurs d'électricité distribués (DGs) en fonction de leur puissance nominale. Le développement d'une analyse de stabilité en boucle fermée s'avère utile pour étudier la dynamique du système afin d'obtenir une réponse transitoire souhaitée qui permet d'identifier les paramètres de contrôle de boucle appropriés. L'amélioration de la qualité d'énergie des micro-réseaux est également un objectif de cette thèse. La réduction des distorsions harmoniques de la tension de sortie en présence de charges linéaires et non linéaires est prise en compte dans nos travaux. D'autres aspects seront étudiés sur la façon de traiter les charges constantes connectées au réseau et les grandes perturbations qu'ils produisent. Cela donne lieu à d'autres études de recherche portant sur la stabilité grand signal des micro-réseaux
High performance digital controller for high-frequency low-power integrated DC/DC SMPS ontrôleur numérique à haute performance pour convertisseur de tension continue à haute fréquence de découpage by Shuibao Guo( )

1 edition published in 2009 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Despite being a popular research topic, digital control is still seldom applied in practical low-power high-frequency integrated SMPS converters. Phones, PDAs and music/video players are still mainly designed with analog PWM control inside the voltage regulator blocks. This is mainly due to the apparent complexity of implementation, cost constraint and absence of digital controller architectures that can support operation at switching frequencies significantly higher than 1MHz with low-power consumption features. Broader acceptance of digital techniques in low-power high-frequency SMPS is still hampered by practical problems of the combination of cost issues, trade-off performances and power consumption. However, with the rapid development of Very Large-Scale Integration (VLSI) technologies and CMOS manufacturing technique, and associated with their design tools in the last decade, it is now very possible to realize the high performance digital control in power electronics system by high-speed low-power digital devices (FPGA, ASIC, etc). With these advantages, the implementation of digital controller has become more feasible for low-power high-frequency SMPS design in portable electronics applications. The research interest of the thesis is to explore practical ways of incorporating advantages of digital control in practical implementation, investigates issues of digital controller implementation at lower power levels, gives detailed guidelines for digital controller design and hardware selection, and proposes new hardware solutions for the main functional digital controller blocks. Two main objectives of this work focus the implementation of high-resolution high-frequency digital PWM (DPWM) and high-performance digital control algorithms for SMPS in FPGA-based realization
Chargeur de batterie reversible embarqué avec fonctionnalités V2G by Nisith Bhowmick( )

1 edition published in 2021 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les véhicules électriques (VE) se développent à un rythme rapide dans les secteurs des transports en raison des préoccupations croissantes en matière d'environnement. L'intégration réussie et rapide des véhicules électriques réduit potentiellement les émissions de CO2. Cependant, en raison de la forte pénétration dans le secteur des transports, les véhicules électriques représentent également des défis importants pour le gestionnaire de réseau de distribution (GRD). Plus précisément, le fonctionnement du réseau basse tension devient difficile en raison d'une demande soudaine d'énergie, car la charge incontrôlée des VE peut coïncider avec la demande de charge de pointe. Ainsi, il en résulte une déviation de tension sévère, si les systèmes énergétiques ne sont pas gérés de manière organisée.Vehicle-to-Grid (V2G) est une technologie dans laquelle les VE déchargent leur énergie stockée et l'injectent sur le réseau pendant la période de charge de pointe. Ainsi, il ne doit pas seulement être considéré comme des charges passives mais aussi comme des sources d'énergie tout en étant au repos. La technologie V2G offre également un potentiel pour fournir des services auxiliaires dans les secteurs de l'énergie, tels que la régulation de tension, le rasage de tension, la compensation de puissance réactive et la production distribuée. S'il est bien géré, EV devient un atout attractif pour DSO. Ainsi, le chargeur de batterie des VE devrait fournir les fonctionnalités ci-dessous:1. Chargement de la batterie (fonction principale): Dans ce cas, la puissance est transférée du réseau au véhicule, appelée opération G2V.2. Décharge de la batterie (fonction secondaire): Dans ce cas, l'unité de stockage d'EV, c'est-à-dire la batterie, est considérée comme une source d'énergie et la puissance est transférée du véhicule au réseau.3. Capacité d'équilibrage du réseau (fonction tertiaire): les véhicules électriques peuvent fournir des services auxiliaires au réseau, tels que la puissance réactive ou le déséquilibre de la consommation / injection de courant pour aider à équilibrer et maintenir le réseau sans cyclage de batterie supplémentaire.Les deux premières fonctionnalités avaient déjà été abordées par des chercheurs précédents (également dans G2ELab par le Dr Mounir Marzouk). Cette thèse se concentre sur la troisième fonctionnalité mentionnée qui peut être fournie par les véhicules électriques.Ces trois fonctionnalités nécessitent le chargeur de batterie bidirectionnel pour EV, capable d'absorber ou de générer de la puissance réelle et réactive. La partie électronique de puissance du chargeur de batterie EV doit combiner un convertisseur AC / DC pour maintenir un facteur de puissance proche de l'unité du réseau et un convertisseur DC / DC pour réguler le courant et la tension de la batterie. L'un des principaux objectifs de la thèse est de compenser et d'atténuer les déséquilibres des puissances actives et réactives échangées entre les alimentations des 3 phases à l'aide d'un chargeur EV bidirectionnel. Le chargeur devant également être de type embarqué, les contraintes sont le poids et le volume pour développer ce type de chargeur.Dans cette thèse, le convertisseur NPC (Neutral Point Clamp) et le Triple Active Bridge (TAB) ont été proposés et analysés respectivement pour les convertisseurs AC / DC et DC / DC. Les objectifs de cette thèse ont été analysés et vérifiés à l'aide des résultats Matlab / Simulink et des résultats de simulation Hardware-in-the-Loop (HIL)
Pour l'optimisation de la commande des machines synchrones à aimants permanents en régime de haute vitesse pour véhicule électrique by Leopold Sepulchre( )

1 edition published in 2017 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

In this work we search to develop control algorithms adapted to the high speed operation of a permanent magnet synchronous motor (PMSM) and its inverter by optimizing the energy efficiency of the set. Although the vocation is very broad, the field of electric traction is prioritized. High speed PMSMs are increasingly used in electrical vehicles because of their high power density. The high speed implies a high electromotive force and requires the reduction of the flux (fluxweakening) in the air gap. When the motor is running in flux-weakening mode, if the contribution of the magnet can be fully compensated then we can use a Maximum Torque Per Volt (MPTV) strategy to generate the current references that meet the theoretical limits regardless of the machine rotation speed. In the absence of a speed loop the reference torque must be limited to the achievable operating points, calculated according to the current limits (inverter and machine limits), voltage (battery) and power (battery and mechanical part). We propose in this thesis to calculate the current reference with Maximum Torque Per Ampere (MTPA) strategy at low speed and to use a flux-weakening algorithm based on a regulation of the voltage norm associated with a MTPV strategy at high speed without switching algorithms but by a continuous action on the value of the current saturation. Concerning the current loop, we carry out a numerical control in the d-q frame which takes into account the discretization, the delay (due to the computation time), and the high inter-axis coupling at high speed under criteria of precision, stability and speed. We study the strategies of minimal decoupling and discrete decoupling with prediction of the variation of the current. The approaches by regulators with RST structure and predictive-optimal control are developed. A prediction of the actual rotor position is included to maintain the stability at high speed. Finally a real model with a reduced scale PMSM is realized on which these control strategies are tested. We validate by experiment that the algorithm proposed in the thesis is able to control the machine at high speed respecting the electrical limits and verify that it improves the performances (torque, maximum speed, losses) obtained at high speed
 
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Lin, Xuefang

Shi, Xuefang

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