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Low-voltage direct current distribution grids : main AC/DC converter, power quality, and protections analysis
No full textAu cours des dernières décennies, l'utilisation du courant continu est devenue un moteur potentiel pour l'intégration des sources d'énergie renouvelables et des équipements de stockage dans les réseaux de distribution, dans le but de concevoir un modèle énergétique plus efficace. Il est possible de trouver différents exemples mis en place dans cette thématique à travers le monde, avec un nombre important de projets en cours de développement en Asie et en Europe. Les avantages associés à l’utilisation des systèmes de distribution en courant continu vont de l’augmentation de l’efficacité énergétique grâce à la mutualisation des convertisseurs de puissance, jusqu’à l’amélioration de la contrôlabilité et de la fiabilité en utilisant des architectures de réseaux interconnectés. Néanmoins, il est possible d'observer que le domaine des systèmes à courant continu basse tension manque encore de normes, notamment en ce qui concerne les méthodes d'évaluation de la qualité de l'énergie et les schémas de protection. Les indicateurs permettant d’évaluer différents phénomènes liés à la qualité de l’énergie en courant continu sont encore à définir. En plus de cela, le domaine de la protection en courant continu fait face à des nouveaux défis, comme la protection contre le choc électrique et l’application de la sélectivité dans un environnement avec une faible puissance de court-circuit. Dans ce contexte, cette thèse présente trois objectifs majeurs. Le premier consiste à identifier, concevoir et implémenter une topologie de convertisseur CA/CC, qui puisse être utilisée pour déployer un système de distribution. Un sujet important étudié dans ce travail concerne cette topologie, ainsi que ses caractéristiques de gestion des défauts. Le deuxième objectif est de concevoir un schéma de protection sélective. Enfin, le dernier objectif est d'identifier les phénomènes liés à la qualité de l'énergie en courant continu et comment le comportement du convertisseur principal, en termes de composants et de contrôle, impacte ces phénomènes. D'un point de vue global, ces travaux peuvent contribuer à fournir des informations complémentaires aux études de normalisation en cours, qui sont cruciales pour le développement des futurs systèmes de distribution à courant continu. De ce fait, cette thèse apporte quatre contributions scientifiques principales : la conception et réalisation d’un convertisseur CA/CC incluant une isolation galvanique moyenne-fréquence et des interrupteurs de puissance à base de transistors en Carbure de Silicium ; le développement d’une méthodologie permettant le dimensionnement des équipements de protection contre court-circuit dans une installation électrique à courant continu basse tension, à travers les techniques de limitation de courant et en employant des disjoncteurs CC mécaniques et des fusibles CC ultra-rapides; l’application des méthodes pour la détermination de l’impédance fréquentielle du convertisseur principal afin d’évaluer la propagation des perturbations spectrales ; la conception d’un système de contrôle dédié au convertisseur principal, qui permet de changer la dynamique de celui-ci en fonction d’une performance souhaitée face aux perturbations transitoires.In recent decades, the use of direct current has become a potential driver for the integration of renewable energy sources and storage equipment with the aim of designing a more efficient power distribution model. It is possible to observe different ecosystems emerging in this field throughout the world, with many projects under development in Asia and Europe. The benefits associated with the use of DC distribution systems range from increased energy efficiency through the mutualization of power converters, to improved controllability and reliability through interconnected grid architectures. Nevertheless, it is possible to observe that the field around low voltage direct current systems still lacks standards, especially with regard to power quality assessment methods and protection schemes. The indicators making it possible to evaluate different phenomena related to power quality in direct current are still to be defined. In addition, the field of DC protection faces new challenges, such as protection against electric shock and the application of selectivity in an environment with low short-circuit power. In this context, this doctoral thesis has three main objectives. The first is to identify and design an AC/DC converter topology, which can be used to deploy a distribution system. An important aspect studied in this work concerns the topology of the converter is its fault handling characteristics. The second main objective is to design a selective protection scheme. Finally, the last objective is to identify the phenomena related to the quality of DC power and how the behavior of the main converter, in terms of components and control, impacts these phenomena. From a global perspective, this work can help inform ongoing standardization studies, which are crucial for the development of future DC distribution systems. This thesis brings four scientific contributions: the design and implementation of an AC/DC converter with medium-frequency galvanic isolation and power switches based on Silicon Carbide; the development of a methodology for the sizing of protection equipment against short-circuit in a low voltage direct current electrical installation, through current limitation techniques and using mechanical DC circuit breakers and ultra-fast DC fuses; the application of methods for determining the frequency impedance of the main converter for the evaluation of the propagation of spectral disturbances; the design of a control system for the main converter allowing the variation of its dynamics according to a desired performance to mitigate transient disturbances
Modeling, simulation and implementation of an energy recovery system : application to a semi-active autonomous damper
No full textCe travail est consacré à l’étude et à la mise au point de récupérateurs d’énergie intégrés à une suspension automobile afin par exemple d’alimenter soit un microcontrôleur, soit des capteurs, soit de réaliser le contrôle santé des pièces ou encore de rendre l’amortisseur au sein d’une suspension d’un véhicule semi-actif autonome en fonction du niveau d’énergie disponible. Compte tenu des types de déplacement disponible dans la suspension, il est naturel de s’orienter vers des techniques électromagnétiques pour la récupération d’énergie liée aux grands déplacements et vers des techniques piézoélectriques pour les vibrations. L’utilisation de tels systèmes s’avère cependant complexe et un certain nombre de points techniques doivent être résolus pour les mettre en œuvre. En premier lieu, une parfaite connaissance des techniques de conversion piézoélectrique et électromagnétique est nécessaire. Dans ce but, le langage Bond Graph est utilisé et appliqué avec succès sur l’ensemble du système de suspension ainsi que sur les récupérateurs d’énergie en raison de sa capacité à traduire les effets physiques et les échanges énergétiques au sein de systèmes multiphysiques. D’autre part, des confrontations simulation/expérience sont réalisées en laboratoire sur chacun des récupérateurs d’énergie piézoélectrique et électromagnétique, afin de s’assurer du bon fonctionnement de ces systèmes lors de leurs intégrations dans un véhicule réel. Ainsi, des défauts de nature différente comme la force magnétique déformant le mouvement de translation de l’amortisseur, la mauvaise conduction des lignes de champ magnétique ou les endommagements du matériau piézoélectrique lors d’essais répétés, sont analysés dans les premiers démonstrateurs afin d'être ensuite corrigés. Enfin, un modèle global de suspension automobile intégrant simultanément les deux sous-systèmes de récupération d’énergie est étudié. Afin de compléter cette analyse, une modélisation du circuit de restitution et du stockage d’énergie est également proposée et permet une étude qualitative et quantitative des performances des systèmes de récupération d’énergie piézoélectrique et électromagnétique. Les résultats issus de ces modèles sont exploités dans le but de concevoir des récupérateurs d’énergie s’adaptant au mieux au domaine de l'automobile. Pour conclure, des tests sur route avec le récupérateur d’énergie piézoélectrique démontrent la validité de l’analyse théorique et la faisabilité des techniques développées.This work is devoted to the study and the development of energy harvesters integrated in an automobile suspension, for example to supply either a microcontroller or sensors, or to perform an health check of parts or render semi-active the shock absorber within a suspension of an autonomous vehicle according to the level of energy available. Given the types of displacement available in the suspension, it is natural to move towards electromagnetic techniques for energy recovery related to large displacements and to piezoelectric techniques for vibrations. However, the use of such systems is complex and a number of technical issues need to be addressed to implement them. First, a perfect knowledge of piezoelectric and electromagnetic conversion techniques is required. To this end, the Bond Graph language is used and successfully applied to the entire suspension system as well as energy harvesters because of its ability to translate physical effects and energy exchanges into multiphysics systems. Furthermore, simulation / experiment confrontations are carried out in the laboratory on each of the piezoelectric and electromagnetic energy harvesters, to ensure the proper functioning of these systems during their integration into a real vehicle. Thus, defects of different nature such as the magnetic force deforming the translation movement of the damper, the poor conduction of the magnetic field lines or the damage of the piezoelectric material during repeated tests, are analyzed in the first demonstrators in order to be corrected. Finally, a global model of automobile suspension simultaneously integrating the two subsystems of energy recovery is studied. To complete this analysis, a modeling of the circuit of restitution and energy storage is also proposed and allows a qualitative and quantitative study of the performances of piezoelectric and electromagnetic energy recovery systems. The results from these models are used to design energy recovery systems that best fit the automotive field. To conclude, road tests with the piezoelectric energy harvesters demonstrate the validity of the theoretical analysis and the feasibility of the techniques developed
MPC base sur des réseaux de neurones pour une autoconsommation optimale d'énergie photovoltaïque
No full textLa numérisation et la décentralisation sont deux concepts clés qui guident et stimulent la transition énergétique, une transition fondamentale pour atteindre la décarbonation du modèle énergétique. Ces tendances poussent à transformer les systèmes énergétiques vers des modèles moins polluants, plus durables et plus efficaces. Parmi les différentes approches qui émergent dans ce contexte, l'autoconsommation (AC) d'énergie photovoltaïque (PV) a gagné une attention significative comme stratégie viable pour améliorer la génération et la consommation décentralisées d'électricité. L'autoconsommation favorise l'intégration des sources d'énergie renouvelable (ENR), contribuant ainsi à la décarbonation du mix énergétique.Un élément facilitateur clé dans ce contexte est le Système de Gestion de l'Énergie (SGE), qui fournit le cadre technologique nécessaire pour gérer efficacement les flux d'énergie au sein d'un schéma d'AC. Les SGE peuvent agir sur des charges flexibles (CFs) pour adapter la courbe de consommation, de manière à suivre au mieux la courbe de la production PV.L'objectif de cette thèse de doctorat consiste à développer un SGE de type MPC (Contrôle Prédictif Basé sur Modèle) appliqué à un bâtiment réel dans le cadre de l'AC. Le SGE basé sur l'optimisation est conçu pour contrôler le système de climatisation d'un bâtiment en ajustant la température de consigne afin de maximiser le taux d'autoconsommation (TAC), en assurant le confort thermique des occupants et en minimisant le coût computationnel.La littérature scientifique montre que l'intégration de prédictions dans un SGE peut améliorer ses performances. Dans ce travail, le SGE effectue une prévision à un jour de : (1) la consommation énergétique du bâtiment sans prendre en considération la consommation du système de climatisation et (2) la production PV de l'ACC. Afin que les deux modèles prédictifs soient moins exigeants en termes de calcul, des modèles prédictifs basés sur le réseau neuronal nonlinear autorregressive with exogenous inputs (NARX) ont été proposés, un type de modèle d'apprentissage automatique simple qui a été entraîné avec un ensemble de données réduit.De plus, le MPC utilise des modèles linéaires du comportement thermique du bâtiment et des pompes à chaleur. Le modèle thermique représente la dynamique thermique du bâtiment. Un modèle NARX entraîné avec des données de tests d'excitation a été conçu afin de capturer les non-linéarités du système de climatisation. Le NARX a été linéarisé autour de points de fonctionnement pertinentes afin de minimiser le coût computationnel du MPC. Enfin, les modèles linéarisés du NARX ont été comparés à un modèle linéaire identifié avec les données des tests d'excitation.6Cette thèse se conclut avec le développement du problème d'optimisation du SGE et la validation de ses performances avec l'augmentation du TAC obtenue.Digitisation and decentralisation are two key concepts guiding and driving the energy transition, a fundamental shift towards decarbonising our energy systems. These trends are encouraging the transformation of energy systems into cleaner, more sustainable and efficient models. Among the various approaches emerging in this context, self-consumption (SC) of photovoltaic (PV) energy has gained significant attention as a viable strategy to enhance decentralised electricity generation and consumption. Self-consumption facilitates the integration of renewable energy sources (RES), contributing to the decarbonisation of the energy mix.A key enabler in this context are Energy Management Systems (EMS), which provide the necessary technological framework to effectively manage energy flows within a SC scheme. EMS can act on flexible loads (FLs) to adapt the consumption curve, so that it follows the PV production curve as closely as possible.The objective of this PhD Thesis is to develop a Model Predictive Control (MPC) type EMS applied to a real building within a SC framework. The optimisation-based EMS is designed to control the heating ventilation and air conditioning (HVAC) system of a building by adjusting the set point temperature in order to maximise the self-consumption rate (SCR), ensuring occupant thermal comfort and minimising computational cost.The scientific literature shows that integrating predictions into an EMS can improve its performance. In this work, the EMS forecasts, one day ahead, (1) the building's energy consumption without considering the consumption of the HVAC system, and (2) the PV production of the SC. To make both predictive models computationally less demanding, predictive models based on the nonlinear autoregressive with exogenous inputs (NARX) neural network have been proposed, a simple type of machine learning model that has been trained with a reduced dataset.Additionally, the MPC uses linear models of the building's thermal behaviour and heat pumps. The thermal model represents the building's thermal dynamics. A NARX model trained with excitation tests data has been designed to capture the nonlinearities of the HVAC system. The NARX has been linearised at operation points of interest to minimise the computational cost of the MPC. Finally, the linear NARX models have been compared to a linear model identified with the excitation tests data.This Thesis concludes by the development of the EMS optimisation problem and the validation of its performance by the increase in SCR achieved
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Recherche et validation des modèles de connaissances d'un ensemble convertisseur machine synchrone pour l'aide au diagnostic (conception d'une instrumentation virtuelle)
No full textRecherche de méthodes et modèles de représentation utilisables pour la détection des défauts sur des entraînements triphasés. Trois classes de défauts sont étudiés pour vérifier la pertinence des procédures utilisées : défauts de commande (séquences asymétriques), mécanique (couple résistant variable) et électrique (variation d'une résistance de phase).Research of the methods and models usable for fault detection on tree phases motor systems. In order to verify the pertinence of the procedures used, tree fault classes have been studied : control (asymmetrical sequences), mechanical (variable load torque), and electrical (phase resistance variation) fault classes.LE HAVRE-BU Centrale (763512101) / SudocSudocFranceF
Variations on the Author
Get PDF“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Get PDFWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Get PDFWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
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