UTR 2 : Chaînes de conversion électromécaniques et statiques optimales et tolérantes aux défauts

Concevoir des actionneurs à hautes performances (en termes d’efficacité énergétique, de densité de puissance, de coût, …) dans le contexte de la transition énergétique. Principalement axés sur la production d’énergie à partir des énergies renouvelables et sur le transport, les travaux de recherche devront être innovants tant sur le plan du design des machines électriques et des convertisseurs que dans la démarche de conception.

Aujourd’hui, les enjeux scientifiques et sociétaux dans le domaine de la conception des machines électriques sont pour beaucoup tournés sur la production d’électricité à partir des énergies renouvelables et sur les transports. Pour ces secteurs à forts potentiels de croissance, les outils de dimensionnement et d’optimisation permettent désormais d’envisager une conception des machines électriques avec leur environnement et leurs contraintes (réducteur ou multiplicateur de vitesse, convertisseur d’alimentation) tout en gardant la maîtrise des grandeurs physiques de la machine (couplage magnéto et électrothermique, mécanique, phénomènes transitoires, …).

Les travaux menés par le laboratoire IREENA ces dernières années permettent aujourd’hui de répondre en partie à cette demande. Pensée dès le départ pour être évolutive, la démarche de dimensionnement des machines électriques proposée par le laboratoire IREENA, parce qu’elle permet de résoudre des problèmes qui ne sont pas traités dans la littérature (par exemple co-conception sur cycle avec gestion du transitoire thermique), est un des marqueurs du laboratoire.

Assurer la maitrise de la conversion d’énergie en toutes circonstances est également un enjeu primordial. Cette maitrise, qui passe par une modélisation fine des phénomènes et par la mise en place de stratégies de commande adéquates, peut être étudiée à l’issue des phases de conception et de dimensionnement, ou intégrée dans la phase de conception.

Ces enjeux sont naturellement communs aux UTR 1 et 2 :
 

• Co-conception sur cycle des associations Machines/Convertisseurs sous contraintes fortes (UTR 1 et 2).
  • Qu’il s’agisse de la production d’électricité à partir des énergies renouvelables ou du transport, les machines électriques doivent être dimensionnées sur cycle afin de maximiser le rendement énergétique (moyenne des pertes sur tout le cycle) tout en maîtrisant en chaque point de fonctionnement l’ensemble des contraintes.

 

• Conception de machines électriques non conventionnelles (MS à couplage harmonique, MS polyphasées, DSPM, ...) (UTR 1 et 2)

 

• Maîtrise et continuité de service de la conversion d’énergie (UTR 2).
  • La conversion d'énergie doit répondre à des normes de qualité assez drastiques (THD, FP, ...). Ceci nécessite d'investiguer des structures de conversion redondantes et/ou robustes (machines polyphasées, structures d’électronique de puissance, ...) et de proposer des stratégies de commande qui s'adaptent à tous les modes de fonctionnement (sain et en présence de défaut).