Méthodologie de conception optimale de chaines de conversion électromécanique
3 volets complémentaires
Face à l’enjeu de la soutenabilité énergétique, le cahier des charges des systèmes de conversion électromécanique s’est complexifié : cycles de fonctionnement intermittents, voire stochastiques, fonctionnalités accrues, performances massiques et volumiques sévères, intégration, environnement contraignant, durabilité et recyclabilité, etc. Ceci nous conduit à prendre en compte de nouvelles contraintes dès la conception des systèmes de conversion et à rechercher de nouvelles architectures et topologies. Ceci passe également par l'élaboration de modèles et de nouvelles approches de conception.
Nos recherches sur cette thématique se déclinent en 3 volets complémentaires :
| Conception de convertisseurs électromécaniques non conventionnels |
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Nous développons des structures électromécaniques non conventionnelles : commutation de flux (en topologie linéaire et tournante), double excitation, bobinages et convertisseurs fractionnés, structures excitées à rotor passifs, ou encore les centreurs magnétiques actifs auto-détecteurs. Ces travaux de conception vont de pair avec une démarche de modélisation (voir ci-après). |
| Développement de modèles pour l'optimisation des convertisseurs |
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La modélisation est une nécessité afin d’améliorer les performances massiques et volumiques des convertisseurs électromagnétiques. Nous cherchons à établir des méthodologies de dimensionnement par optimisation rapide et robuste tenant compte des couplages multi-physiques, des conditions de fonctionnement et d’usage des convertisseurs et visant la réduction des matériaux à forte valeur ajoutées ou rares (optimisation de la distribution de matière). Il importe également de concevoir les systèmes de conversion d’énergie dans une logique de développement soutenable. Ceci nous amène à explorer les voies suivantes :
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| Démarche expérimentale et le prototypage |
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En matière de recherche sur les convertisseurs électromécaniques, la démarche expérimentale a deux objectifs. Le premier consiste à réaliser des maquettes spécifiques pour mettre en évidence différents phénomènes physiques (mesure des courants parasites dans les machines électriques, mesures de performances électromécaniques avec une très forte saturation magnétique etc.). Le second est de valider expérimentalement les nouveaux concepts de convertisseurs, ainsi que les dimensionnements optimaux obtenus pour valider les stratégies d'optimisation mises en place. Ces différents essais permettent également d'identifier les limites des approches de modélisation exploitées et d'apporter de nouvelles pistes de réflexion pour améliorer les méthodologies et les modèles physiques développés. |