Le M2 s'appuie sur les laboratoires de Paris Saclay pour proposer une formation à fort contenu scientifique, garante d'une réelle compréhension des enjeux propres aux technologies de l'énergie. En brossant un panorama très complet de l'ensemble des problématiques de l'énergie, cette formation apporte aux étudiants les connaissances et compétences nécessaires dans un domaine en constante évolution.
La formation propose plusieurs orientations (énergies renouvelables, systèmes électriques pour l'énergie et la mobilité, production et distribution de l'énergie électrique), tout en laissant aux étudiants la possibilité d'adapter leur formation à leurs objectifs de carrière.
On peut citer plusieurs unités d'enseignement donnant une coloration forte à l'enseignement : Mécanismes de défaillance des composants de l'électronique de puissance, Gestion thermique en électronique de puissance, Compatibilité électromagnétique des systèmes électroniques de puissance, Actionneurs non conventionnels, Diagnostic et sûreté de fonctionnement, …
Certaines unités d'enseignement sont mutualisées avec les M2 PIE : Réseaux Électriques et Énergies Renouvelables et PIE : Nouvelles Technologies de l’Énergie.
Afin de donner une véritable dimension d'ingénierie, les étudiants suivent obligatoirement une formation en gestion de projet et en anglais professionnel ; ils suivent des sessions dédiées à la prise de contact professionnelle et à la recherche de stage ; ils réalisent des travaux pratiques utilisant des outils numériques variés. À l'exception des sessions liées à la recherche de stage, tous les modules professionnalisants font partie intégrante de l'évaluation de l'année.
Lieu(x) d'enseignement
ORSAY
GIF SUR YVETTE
Compétences
Créer de la connaissance, dans une démarche scientifique.
Identifier, formuler et analyser un problème dans ses dimensions scientifiques.
Utiliser et développer les modèles adaptés, choisir la bonne échelle de modélisation et les hypothèses simplificatrices pertinentes pour traiter le problème.
Résoudre le problème avec une pratique de l'approximation, de la simulation et de l'expérimentation.
Approfondir un domaine ou une discipline relative aux sciences fondamentales ou aux sciences de l'ingénieur.
Être clair sur les objectifs et les résultats attendus. Être rigoureux sur les hypothèses et la démarche. Structurer ses idées et son argumentation. Mettre en évidence la valeur créée.
Profil de sortie des étudiants ayant suivi la formation
Les étudiants sortant de la formation auront un profil large couvrant différents domaines de l'énergie électrique et de sa conversion. Ils pourront postuler sur des thèses de doctorat liées à ce domaine ou trouver des emplois dans différents secteurs industriels dont ceux liés à la mobilité (Véhicules, aéronautique, ...) et à la gestion de l'énergie.
Débouchés de la formation
Les débouchés de la formation sont extrêmement variés : ingénieur dans l'industrie ; doctorant ; chercheur ou enseignant‐chercheur (après une thèse) ; ingénieur d'étude ; ingénieur en calcul scientifique ; ingénieur qualité ; ingénieur sécurité ; expert technique pour des organismes ; journaliste scientifique ; ...
Collaboration(s)
Laboratoire(s) partenaire(s) de la formation
Laboratoire de Génie Electrique et Electronique de Paris
Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie.
Laboratoire de Météorologie Dynamique.
Programme
Le semestre 1 comporte 3 groupes d'Ues.
Un ensemble d'Ues communes avec le M2 PIE : Réseaux Electriques et Energies Renouvelables. Dans cet ensemble, les étudiants choisirons 5 Ues pour atteindre 15 ECTS.
Les deux groupes suivants correspondent à deux sous parcours comportant, d'une part des Ues fortement thématiques et des Ues transversales. Dans ces deux groupes, les étudiants choisiront un certain nombre d'Ues pour atteindre 15 ECTS.
-Introduction et principes de la conversion électromécanique : enseignant Gabsi ; cours 3h
-Classification des machines électriques : enseignant Gabsi ; cours 3h
-Structures de machines synchrones à simple excitation : enseignant Gabsi ; cours 3h
-Modèles.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Introduction et principes de la conversion électromécanique
Classification des machines électriques
Structures de machines synchrones à simple excitation
Modèles usuels
Modélisation dynamique et base du contrôle vectoriel
Bureau d'étude MATLAB.
Prérequis :
Bases de conversion électromécanique et statique.
Bibliographie :
"Electrotechnique industrielle", G. Séguier, F. Notelet, Tec&Doc Lavoisier éditeur. "Introduction à l'électrotechnique approfondie", G. Séguier, F. Notelet, J. Lesenne, Tec&Doc Lavoisier éditeur. "Modélisation des machines électriques en vue de leur commande", ouvrage collectif sous la direction de J.P. Louis, traité EGEM, Lavoisier éditeur.
-La cellule de commutation principe et technologie : enseignant Lévy ; cours 3h
-Exemples d'applications des convertisseurs électronique de puissance : enseignant Lévy ; cours 2x3h, TD 2x1,5h
-Semiconducteurs pour l'électronique de puissance : enseignant.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Ce cours développera les bases de l'électronique de puissance et de la conversion d'énergie afin d'en comprendre les tenants et aboutissants et quels sont les verrous qui limitent l'industrie actuelle. Nous commencerons par expliquer pourquoi le découpage dans les alimentations stabilisées, quels filtres sont utilisés, et comment réguler une tension de sortie. Nous verrons ainsi sur les deux premières séances les différentes possibilité de convertisseur, isolé et non isolés. Ensuite nous ferons un point sur la réalisation et le dimensionnement des composants magnétiques (inductance et transformateur) et sur les composants à semi-conducteurs utilisés pour l'électronique de puissance. Nous préciserons enfin les différents convertisseurs existants avec les avantages et inconvénients.
Contenus :
- La cellule de commutation principe et technologie
- Exemples d'applications des convertisseurs électronique de puissance ; étude des structures (Onduleur photovoltaïque (Boost + onduleur) ; alimentation isolée (Flyback) ; Ballast électronique pour éclairage (PFC) ; Drive pour moteur brushless
- Semiconducteurs pour l'électronique de puissance
- Les composants passifs en électronique de puissance (technologie)+dimensionnement
- Réalisation et le dimensionnement des composants magnétiques (inductance et transformateur)
- Modélisation des convertisseurs en vue de la commande.
Prérequis :
Bases de l'électronique de puissance avec les différents calculs de puissances, le facteur de puissance, la représentation de Fresnel. Notions de base sur les inductance et les transformateurs.
Bibliographie :
Composants à semi-conducteurs (O. Bonnaud)
Du composant magnétique à l'électronique de puissance (D. Sadarnac)
Frédéric Mazaleyrat
Jean-Paul Kleider
Sylvain Le Gall.
Déroulement et organisation pratique :
-Matériaux magnétiques; origine du magnétisme, moment magnétique des ions et des métaux, ordre magnétique : Enseignant Mazaleyrat ; Cours 3h
-Matériaux magnétiques; magnétisme macroscopique, aimantation, hystérésis, anisotropie : Enseignant Mazaleyrat ; C.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Matériaux magnétiques; origine du magnétisme, moment magnétique des ions et des métaux, ordre magnétique
Philippe Dessante
Hamid Ben Ahmed
Maya Hage Hassan.
Déroulement et organisation pratique :
-Eco-optimisation : impacts environnementaux de ressources renouvelables et non-renouvelables, analyse sur cycle de vie, éco-conception et éco-optimisation : enseignant Ben Ahmed ; Cours 3*3h
-Formulation d'un problème d'optimisation, application des méth.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Eco-optimisation. Cette partie du cours aborde les notions d'impacts environnementaux, de ressources ren. et non-renouv., d'analyse sur cycle de vie, d'éco-conception et enfin d'éco-optimisation. Cette dernière notion est relative à l'optimisation du dimensionnement des systèmes électrique sur la base des performances classique mais aussi des performances environnementales. Des exemples et cas d'études sont détaillés.
Formulation d'un problème d'optimisation, application des méthodes d'optimisation.
Optimisation système des systèmes d'énergie. Optimisation avec et sans gradient. Cours d'optimisation stochastique (recuit simulé, génétique, évolution différentielle), cours sur les principes d'optimisation multiobjectifs (front de pareto, calcul classique, NSGA).
-Exemples de problèmes aux limites de la physique : enseignant Pichon ; cours 3h
-Différences finies : enseignant Pichon ; cours 6h
-Éléments finis : enseignant Pichon ; cours 3h
-Mise en application de la méthode des éléments finis pour la résolution d'u.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Exemples de problèmes aux limites de la physique (électromagnétisme, thermique,...); équations de Maxwell, équation de diffusion de la chaleur,...
Différences finies : schémas classiques pour la diffusion, FDTD
Mise en application de la méthode des éléments finis pour la résolution d'un problème académique
Magnétodynamique et ondes, modélisation numérique de problèmes temporels
Équations intégrales pour problèmes électrostatiques en 2D
Modélisation numérique des couplages multiphysiques : du matériau vers le système (piézo-électricité, problèmes magnéto-mécaniques, vibroactoustiques...). Résolution de problèmes linéaires et non-linéaires
Séances de travaux pratiques : mise en application d'une modélisation numérique sous un outil commercial, et application des points traités en cours pour un paramétrage adapté de l'outil.
Prérequis :
Dérivées partielles, opérateurs vectoriels, équations différentielles du 1er ordre et 2ième ordre, éléments d'algèbre linéaire.
-Introduction aux couplages multiphysiques: enseignant Daniel ; cours 3h
-Introduction à la thermodynamique : enseignant Lo Bue ; cours 3h
-Introduction des potentiels thermodynamiques : enseignant Lo Bue ; cours 3h
-Efficacité des couplages en lien ave.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Objectifs : Être capable de décrire le comportement des matériaux du Génie Electrique soumis à des sollicitations multiphysiques. Maîtriser la notion de loi de comportement, dans un cadre thermodynamique rigoureux. Aborder les applications au cas du comportement électromécanique, magnétomécanique, électrocalorique, magnétocalorique
Contenus :
- Introduction aux couplages multiphysiques : Applications, systèmes. Notion de loi de comportement. Introduction des variables d'état pour décrire le comportement (découplé) des matériaux. Comportement des matériaux
- Comportement des matériaux (Mécanique / magnétique / diélectrique)
- Introduction à la thermodynamique, principes de la thermodynamique (à l'équilibre)
- Introduction des potentiels thermodynamiques
- Efficacité des couplages (Rendement de Carnot) en lien avec la conversion d'énergie
- Exemples d'applications sur des systèmes de réfrigération et rôle des échangeurs dans le cadre de la thermodynamique hors équilibre
- Besoin d'une description locale et modèle de conduction thermique Equilibre thermodynamique local
- Exemple de couplage multiphysique : la piézoélectricité
- Essai de force bloquée sur les céramiques piézoélectriques
- Cas du comportement magnéto-mécanique. Introduction de la dissipation.
- Modélisation simplifiée de la déformation de magnétostriction
- Les contraintes équivalentes en plasticité.
Prérequis :
Thermodynamique de premier cycle, bases de la mécanique de milieux continus, d'électromagnétisme et de thermique.
Bibliographie :
Le cours de physique de Feynan vol Mécanique 2, chapitres 44 et 45
E. Fermi, Thermodynamics, Dover
D. L. Goodstein, States of Matter, Dover, chapitre 1 pp. 1-26
J. Lemaitre, J.L. Chaboche, Mécanique des matériaux solides, Dunod.
Martin Hennebel
Marc Petit
Loïc Queval
Jing Dai
Trung Dung LE.
Déroulement et organisation pratique :
-Présentation et organisation du secteur de l'énergie électrique (production, transport et distribution), architecture des réseaux de transport et distribution. Modélisation des éléments du réseau : Cours
-Méthode de calcul des transits de puissance (Load.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Présentation et organisation du secteur de l'énergie électrique (production, transport et distribution), architecture des réseaux de transport et distribution. Modélisation des éléments du réseau
Méthode de calcul des transits de puissance (Load-flow)
Compatibilité électromagnétique des systèmes électroniques de puissance
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Cours :24
Travaux pratiques :3
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Bensetti Mohamed
Equipe pédagogique :
Mohamed Bensetti_x000D_
Yann Le Bihan_x000D_
Pierre-Etienne Levy.
Déroulement et organisation pratique :
- Concepts de base de la CEM : sources, couplages, victimes et normes : Enseignant Bensetti ; Cours 3h_x000D_
- Modèles CEM des sources et des chemins de propagation pour les systèmes d'électronique de puissance : Enseignant Bensetti ; Cours 3h_x000D_
- Analyse d'un cas d'école : hacheur Buck, paramètres influents de la CEM : Enseignant Levy ; Cours 6h_x000D_
- Filtrage CEM des convertisseurs statiques, dimensionnement des filtres : Enseignant Levy ; Cours 3h_x000D_
- Etude du rayonnement électromagnétique des composants de puissance - modèles d'émissions rayonnées : Enseignant Bensetti ; Cours 3h _x000D_
-Instrumentation en CEM: Capteurs, appareils de mesure : Enseignant Le Bihan ; Cours 6h_x000D_
- Bureau d'étude: Dimensionnement d'un blindage en champ proche en utilisant un outil logiciel de modélisation électromagnétique : Enseignant Bensetti ; TP 3h.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Cette unité d'enseignement fournit aux étudiants un ensemble de connaissances et d'outils de modélisation permettant la compréhension des problématiques liées à la compatibilité électromagnétique (CEM). Elle vise à sensibiliser les élèves sur les perturbations électromagnétiques conduites et rayonnées générées par les convertisseurs de puissance et les solutions à apporter pour les réduire. Une intervention d'un expert CEM issue de l'industrie est prévue sous forme d'une conférence sur les problématiques CEM rencontrées dans l'industrie automobile ou aéronautique._x000D_
_x000D_
Contenu des enseignements: _x000D_
- Concepts de base de la CEM : sources, couplages, victimes et normes _x000D_
_x000D_
- Modèles CEM des sources et des chemins de propagation pour les systèmes d'électronique de puissance _x000D_
_x000D_
- Analyse d'un cas d'école : hacheur Buck, paramètres influents de la CEM _x000D_
_x000D_
- Filtrage CEM des convertisseurs statiques, dimensionnement des filtres_x000D_
_x000D_
- Etude du rayonnement électromagnétique des composants de puissance - modèles d'émissions rayonnées _x000D_
_x000D_
-Instrumentation en CEM: Capteurs, appareils de mesure _x000D_
_x000D_
- Bureau d'étude: Dimensionnement d'un blindage en champ proche en utilisant un outil logiciel de modélisation électromagnétique.
Prérequis :
Connaissances en électronique de puissance et en électromagnétisme.
1. Introduction à l’exergétique / application : récupération de chaleur (2h CM / 1h TD)
2. Application : pompes à chaleur (1,5h CM, 1,5h TD)
3. Application : cogénération (1,5h CM, 1,5h TD)
4. Ressource Solaire /mesure (1,5h CM, 1,5h TD)
5. Capteurs insolateurs, CESI, SSC (1,5h CM, 1,5h TD)
6. Dimensionnement en fonction du lieu – logiciel PVGIS (3h TP/ 12 étudiants) (possiblement déporté vers le
module photovoltaïque)
7. Systèmes concentrateurs (1,5h CM, 1,5h TD)
8. Introduction à la gestion des réseaux avec sources.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Sur la Terre dont l’environnement est profondément dégradé par les activité humaines et dont les ressources
seraient rapidement épuisées par la poursuite des modes de vie et de développement actuels dans le cadre d’une
pression démographique insoutenable [1], il est urgent d’adopter des méthodes permettant de faire des choix
réalistes pour la conversion et l’utilisation de l’énergie sous contrainte de ressources énergétiques, minérale,
agricoles, et environnementales [2, 3].
Ce module vise à donner aux étudiants les bases permettant une approche rationnelle des problèmes posés par la
transition énergétique. Il est plus spécifiquement centré sur l’analyse exergétique des procédés de récupération
de chaleur (intégration thermique dans les procédés, pompe à chaleur, cogénération…), sur la conversion.
Prérequis :
• connaissances mathématiques de base
• connaissances de la physique macroscopique
• énergétique : 1er et 2nd principes de la thermodynamique et leurs conséquences
• transferts thermiques : rayonnement, convection et conduction
• optique géométrique, ondes et photons.
Bibliographie :
[1] « Atlas de l’anthropocène » François Gemenne et al. Presses de Siences Po (2019)
[2] « L'âge des low tech » Philippe Bihouix coll. Anthropocène - Seuil (2014)
[3] « Transition énergétique pour tous, ce que les politiques n’osent pas vous dire » Jean-Marc Jancovici, éditions
Odile Jacob, (2011)
Selon les besoins de l’étudiant-e et au choix :
« Thermodynamique de l’ingénieur » Olivier Cleynen – Framabook
« Éléments de thermodynamique technique » de Joseph Martin, Pierre Wauters - UCL Presses Universitaires de
Louvain – DUC (2014)
« Thermodynamique » de Bernard Diu, Claudine Guthmann
-Méthodologie de synthèse des convertisseurs d'électronique de puissance : enseignant Costa ; Cours 3h
-Principes et mise en œuvre de la commutation douce : structures DC-DC et DC-AC : enseignant Costa ; Cours 3h
-Conversion électronique de puissance basé.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Méthodologie de synthèse des convertisseurs d'électronique de puissance
Principes et mise en œuvre de la commutation douce : structures DC-DC et DC-AC
Conversion électronique de puissance basée sur les matériaux piézoélectriques
Méthodologie de simulation pour les systèmes complexes
Cem machines électriques
Courants dans les palliers
Structures de conversion DC-DC et DC-AC avancées : multiniveaux
Convertisseurs multicellulaires : structures et problématiques de commande.
Prérequis :
Ce module est destiné à approfondir le domaine de l’électronique de puissance tant sous les aspects des structures de conversion nouvelles, des technologies des composants de puissance que des applications avancées dans des domaines variés : transports terrestres et aériens, domotique et portable, applications industrielles, énergies renouvelables.
Bibliographie :
La compatibilité électromagnétique en électronique de puissance, principes et cas d'études, coll. Sciences et technologies de l'énergie électrique
Encyclopédie technique « Les techniques de l’ingénieur », traité de Génie Électrique, vol. D4 articles D3000 à D3300.
Alimentations à découpage, convertisseurs à résonance : Principes, composants, modélisation. Éditeur: Dunod,
La commutation douce dans la conversion statique de l’énergie électrique, Tec. & Doc. Lavoisier, Paris, 1989, 312 p.
Composants semi-conducteurs pour l'électronique de puissance, Éditions LAVOISIER.
Zoubir Khatir
Vincent Loyau
Mickaël Petit
Eric Labouré.
Déroulement et organisation pratique :
-La modélisation thermique en EP (approches analytiques, numériques, compactes, nodales) / Séances de travaux pratiques à l'aide d'un outil libre (FreeFEM) : Enseignant Khatir ; Cours 4h, TD 2h
-Pertes dans les composants actifs : Enseignant Petit ; Cours.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
La modélisation thermique en EP (approches analytiques, numériques, compactes, nodales) / Séances de travaux pratiques à l'aide d'un outil libre (FreeFEM)
Pertes dans les composants actifs de l'électronique de puissance
Ferrites, composition, propriétés physiques, modélisation des pertes en grands signaux, modélisation spectrale (perméabilité complexe)
Dimensionnement des composants passifs (pertes + optimisation) : illustration sur le cas d'une inductance et d'un transformateur : séance de travaux pratiques à l'aide d'un outil libre (FEMM).
Prérequis :
Circuits électriques, Matériaux magnétiques, Composants de l'électronique de puissance, Electrocinétique.
Bibliographie :
- Magnétisme, tomes I et II, EDP Sciences, 2000.
- Power Magnetic Devices Editor(s): S. D. Sudhoff ; DOI:10.1002/9781118824603
- Transformer and Inductor Design Handbook, Colonel Wm. T. McLyman Paru en décembre 2017.
Machine Learning pour la maîtrise de la consommation électrique
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Cours :9
Travaux dirigés :9
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Arzande Amir
Equipe pédagogique :
Amir Arzandé
Trung-Dung Le
Jing Dai.
Déroulement et organisation pratique :
-Cours 1: compteurs électriques, données de consommation et leur utilisation, analyse de la courbe de consommation (3h)
-Cours 2: méthodes des statistiques appliquées à l’analyse de la consommation (3h)
- Cours 3: méthodes de Machine learning (régressions.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
L’acquisition et l’analyse statistique de données massives variables, ainsi que leur intégration dans des modèles prédictifs, occupent une place centrale dans les systèmes énergétiques. Dans l’exercice de leurs activités, les opérateurs produisent, collectent, exploitent et transmettent d’ores et déjà aux parties prenantes divers types de données pour de nombreux usages. Avec le développement des technologies « smart » et l’augmentation croissante du volume de données collectées, parfois sensibles, de nouvelles opportunités se sont ouvertes pour le secteur. Les élèves doivent apprendre à manier et analyser ces données pour répondre à des problématiques diverses, dont l'identification et l'analyse des usages pour la maîtrise de la consommation d'énergie électrique.
Prérequis :
Connaissance de base d’électrotechnique, problème harmonique, la base statistique.
Mécanismes de défaillance des composants de l'électronique de puissance
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Cours :13
Travaux dirigés :9.5
Travaux pratiques :3
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Khatir Zoubir
Equipe pédagogique :
Zoubir Khatir
Mounira Berkani
Tanguy Phulpin.
Déroulement et organisation pratique :
-Modélisation et méthodologie de simulation de la physique de la défaillance SC : Enseignant Khatir ; Cours 3h, TD 2h
-Méthodologies expérimentales de vieillissement des composants SC et composants de stockage d'énergie électrique (capas, batteries, super.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Modélisation et méthodologie de simulation de la physique de la défaillance SC
Méthodologies expérimentales de vieillissement des composants SC et composants de stockage d'énergie électrique (capas, batteries, supercaps)
Défaillances des composants SC sous régimes de fonctionnement extrêmes
Techniques d'analyse de la défaillance (destructives & non-destructives)
Risques de défaillances liés aux Décharges électrostatiques et radiatifs
Simulation d'un SEB (Single Event Burn-out) sur MOSFET.
Risques électrostatiques, décharges et arc électriques
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Cours :24
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Landfried Romaric
Equipe pédagogique :
Romaric Landfried
Philippe Molinié
Emmauel Odic.
Déroulement et organisation pratique :
- Arc électrique : Cours 12h
- Décharges électriques : Cours 9h
- Électrostatique et fiabilité des diélectriques : Cours 3h.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Arc électrique (12h)
La physique de l’arc électrique :
o notion de plasma
o modèle d’arc électrique
o phénomènes dans la colonne d’arc et aux électrodes
o grandeurs caractéristiques
o les différents moyens d’amorçage
L’arc électrique en tant que défaut :
o Arc série/arc parallèle
o applications/systèmes concernés
o exemple de la montée en tension dans le milieu aéronautique : influence de la pression (détection, arc tracking)
La coupure :
o Problématique/contexte
o les dispositifs existants (disjoncteur, contacteur,…)
o études détaillée de 2 systèmes : un disjoncteur et un contacteur
Décharges électriques (9h)
Physique des décharges :
o Phénomènes élémentaires : modèle collisionnel, source d’électrons-germe
o Loi de Paschen
o Caractérisation électrique - Modèle de la décharge couronne
o Streamer – Modélisation et approche mathématique
o Décharges partielles
o Détection de décharges électriques : méthodes et cas pratiques
Propriétés physicochimiques des décharges électriques à pression atmosphérique :
o Produits de décharges, transfert de matière
o Interaction décharge électrique / isolant
Electrostatique et fiabilité des diélectriques (3h)
Phénomènes à champ élevé :
o Bandes d’énergie
o Charges électriques dans les isolants réels, considérations énergétiques
Claquage électronique et thermique
Charge d’espace :
o Injection de charge
o Techniques de mesure
Vieillissement :
o Transferts d’énergie
o Volumes libres, exemple.
Bibliographie :
Physique des plasma-Cours et Application » J.M. Rax, Dunod 2005
« L’arc électrique et ses applications – Tome 1 : étude physique de l’arc » Serge Vacquié, éditions du CNRS 1984
« Plasmas froids de décharge - Propriétés électriques » A-M. Pointu, J. Perrin, J. Jolly, Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique D 2 830 – 1-21
« Gaz isolants » P. Ségur, Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique D 2 530 ? 1-33
J.M. Meek et J.D. Craggs, Electrical breakdown of gases, Wiley Science, 1978
« Les diélectriques » R. Coelho, B. Aladenize, Hermès 1993
Systèmes de production d'énergie décentralisée à base de sources renouvelables
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Cours :27
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :
Equipe pédagogique :
Eric Monmasson
Amir Arzandé
Emmanuel Hoang.
Déroulement et organisation pratique :
-Commande des convertisseurs connectés au réseau (topologie générale + contrôle des courants + synchronisation) : Enseignant Monmasson ; Cours 12h
-Association panneaux solaires et convertisseurs de puissance : Enseignant Arzandé ; Cours 3h
-Association é.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
L'objectif de ce module est de présenter sous l'angle électrique les deux principaux types de systèmes de génération d'énergie à base de sources renouvelables, à savoir l'éolien et le solaire photovoltaïque. Par ailleurs, une attention particulière est donnée au problème de raccordement de ces unités de génération à base de sources intermittentes au réseau électrique.
Contenus :
-Commande des convertisseurs connectés au réseau (topologie générale + contrôle des courants + synchronisation)
-Association panneaux solaires et convertisseurs de puissance
-Association éolienne et convertisseur de puissance
-Insertion des énergies renouvelables au réseau
-Convertisseurs de puissance dans les fermes éoliennes.
Éric LABOURÉ
Mohamed BENSETTI
Yann LE BIHAN
Lionel PICHON.
Déroulement et organisation pratique :
- Principe du transfert sans contact par induction : coupleur, compensation et rendement : Cours 3h
- Application au domaine automobile (recharge statique et dynamique) : Enseignant Bensetti ; Cours 3h
- Méthodes et modèles de dimensionnement : Enseignan.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Les techniques de recharge sans contact trouvent un intérêt dans différents domaines: systèmes de communication (téléphone portable, tablette,..), médical (antenne implantée, stimulateur cardiaque ou pacemaker, ...) et automobile (recharge de batteries). Ce cours vise à proposer des méthodologies pour le dimensionnement d’un système de recharge sans contact par couplage inductif de la source à la charge. Les aspects fonctionnels liés au système de recharge seront abordés ainsi que la problématique de l’exposition au champ magnétique généré par le coupleur électromagnétique. L’approche de modélisation envisagée doit pouvoir prendre en compte simultanément les différents aspects du problème posé (formes géométriques du coupleur, nature des matériaux, blindage, désalignement, environnement, nature des convertisseurs de puissance, …). La méthodologie proposée s’appuiera sur la combinaison d'outils de modélisation électromagnétique avec un outil de type circuit.
Contenu des enseignements:
- Concepts de base sur les techniques de transmission d'énergie à distance (HF et BF)
- Principe du transfert sans contact par induction : coupleur, compensation et rendement
- Application au domaine automobile (recharge statique et dynamique)
- Méthodes et modèles de dimensionnement
- Électronique de puissance adaptée au système de transfert d'énergie sans contact
- Étude du rayonnement électromagnétique
- Bureau d'étude : Modélisation et validation expérimentale d'un système de recharge sans contact par induction.
-Principes et structures des machines non-conventionnelles : Enseignant Gabsi ; Cours 12h
-Modélisation de machines électriques non conventionnelles par éléments finis : Enseignant Hlioui ; Projet 4,5h
-Introduction à l'optimisation des machines non conve.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Principes et structures des machines non-conventionnelles :
? machines à réluctance à variable
? machines hybrides
? différents types de machines synchrones : machines à griffes, machines à commutation de flux, machines à double excitation..."
Modélisation de machines électriques non conventionnelles par éléments finis
Introduction à l'optimisation des machines non conventionnelles pour une application embarquée
Machines supraconductrices
- pour quelles applications ?
- machines rotatives et linéaires supraconductrices
- paliers magnétiques supraconducteurs".
Demba Diallo
Claude Delpha
Imen Bahri
Antoni Arias.
Déroulement et organisation pratique :
-Diagnostic des systèmes complexes : approches pilotées par modèle analytique ou par les données ; Commandes tolérantes aux défauts : Enseignant Diallo ; Cours 3h, TP : 3h
-Commande numérique des actionneurs : problématiques d'implémentation en temps réel.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Diagnostic des systèmes complexes : approches pilotées par modèle analytique ou par les données ; Commandes tolérantes aux défauts
Commande numérique des actionneurs : problématiques d'implémentation en temps réel sur cibles matérielles
Diagnostic des systèmes complexes : approches pilotées par modèle analytique ou par les données
Commande sans capteur des actionneurs électromagnétiques.
Prérequis :
Modélisation des actionneurs électromagnétiques, Méthodes de commande dans les repères fixes et tournants, Représentation d'état continue et discrète, Bases du traitement du signal, Bases de statistique, Matlab/Simulink.
1.Introduction à l’exergétique / application : récupération de chaleur (2h CM / 1h TD)
2.Application : pompes à chaleur (1,5h CM, 1,5h TD)
3.Application : cogénération (1,5h CM, 1,5h TD)
4.Ressource Solaire /mesure (1,5h CM, 1,5h TD)
5.Capteurs insolateurs, CESI, SSC (1,5h CM, 1,5h TD)
6.Dimensionnement en fonction du lieu – logiciel PVGIS (3h TP/ 12 étudiants) (possiblement déporté vers le module photovoltaïque)
7.Systèmes concentrateurs (1,5h CM, 1,5h TD)
8.Introduction à la gestion des réseaux avec sources et consommation intermittente, stockage (1,5h CM, 1,5hTD).
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Sur la Terre dont l’environnement est profondément dégradé par les activité humaines et dont les ressources seraient rapidement épuisées par la poursuite des modes de vie et de développement actuels dans le cadre d’une pression démographique insoutenable [1], il est urgent d’adopter des méthodes permettant de faire des choix réalistes pour la conversion et l’utilisation de l’énergie sous contrainte de ressources énergétiques, minérale, agricoles, et environnementales [2, 3].
Ce module vise à donner aux étudiants les bases permettant une approche rationnelle des problèmes posés par la transition énergétique. Il est plus spécifiquement centré sur l’analyse exergétique des procédés de récupération de chaleur (intégration thermique dans les procédés, pompe à chaleur, cogénération…), sur la conversion « lumière-chaleur » (solaire thermique ou hybride) et sur la gestion optimum de l’énergie dans les réseaux incluant des sources renouvelables, des consommateurs, des sources auxiliaires de secours et des moyens de stockage (smartgrid).
Il s’agit pour les étudiant-e-s d’acquérir les connaissances et les méthodes pour la conception et l’analyse des systèmes énergétiques modernes.
Prérequis :
•connaissances mathématiques de base
•connaissances de la physique macroscopique
•énergétique : 1er et 2nd principes de la thermodynamique et leurs conséquences
•transferts thermiques : rayonnement, convection et conduction
•optique géométrique, ondes et photons.
Bibliographie :
[1] « Atlas de l’anthropocène » François Gemenne et al. Presses de Siences Po (2019)
[2] « L'âge des low tech » Philippe Bihouix coll. Anthropocène - Seuil (2014)
[3] « Transition énergétique pour tous, ce que les politiques n’osent pas vous dire » Jean-Marc Jancovici, éditions Odile Jacob, (2011)
Selon les besoins de l’étudiant-e et au choix :
« Thermodynamique de l’ingénieur » Olivier Cleynen – Framabook
« Éléments de thermodynamique technique » de Joseph Martin, Pierre Wauters - UCL Presses Universitaires de Louvain – DUC (2014)
« Thermodynamique » de Bernard Diu, Claudine Guthmann
Machine Learning pour la maîtrise de la consommation électrique
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Cours :9
Travaux dirigés :9
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Arzande Amir
Equipe pédagogique :
Amir Arzandé
Trung-Dung Le
Jing Dai.
Déroulement et organisation pratique :
-Cours 1: compteurs électriques, données de consommation et leur utilisation, analyse de la courbe de consommation (3h)
-Cours 2: méthodes des statistiques appliquées à l’analyse de la consommation (3h)
- Cours 3: méthodes de Machine learning (régressions.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
L’acquisition et l’analyse statistique de données massives variables, ainsi que leur intégration dans des modèles prédictifs, occupent une place centrale dans les systèmes énergétiques. Dans l’exercice de leurs activités, les opérateurs produisent, collectent, exploitent et transmettent d’ores et déjà aux parties prenantes divers types de données pour de nombreux usages. Avec le développement des technologies « smart » et l’augmentation croissante du volume de données collectées, parfois sensibles, de nouvelles opportunités se sont ouvertes pour le secteur. Les élèves doivent apprendre à manier et analyser ces données pour répondre à des problématiques diverses, dont l'identification et l'analyse des usages pour la maîtrise de la consommation d'énergie électrique.
Prérequis :
Connaissance de base d’électrotechnique, problème harmonique, la base statistique.
-Pertes par courants de Foucault, pertes dues aux parois de domaines (modèle de Pry et Bean) : Enseignant Loyau ; Cours 4h, TD 4h
-Pertes dans les matériaux doux, modèle de Bertotti : Enseignant De La Barrière ; Cours 2h, TD 2h
-Mesure des pertes (travaux.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Ce cours a pour but d'étudier les pertes par courants de Foucault dans les tôles Fe-Si constituant les machines électriques. L’approche se veut progressive,
allant de la vision classique des pertes jusqu’au modèle de Bertotti , en passant par le modèle de Pry et Bean. Dans un premier temps, le matériau ferromagnétique est vu comme un matériau
magnétiquement homogène (caractérisé par sa seule perméabilité) et les pertes classiques sont déterminées. Dans un second temps, une structure régulière en domaine (du type tôle à grains
orientés) est introduite et les courants se développant autour des parois en mouvement sont calculés, ainsi que les pertes associées. Enfin, les calculs sont généralisés pour une structure où les domaines sont orientés aléatoirement (modèle de Bertotti). L’origine des pertes excédentaires variant comme la racine carrée de la fréquence est mise en évidence.
Contenu du cours :
- Pertes par courants de Foucault, pertes dues aux parois de domaines (modèle de Pry et Bean)
- Pertes dans les matériaux doux, modèle de Bertotti
- Mesure des pertes (travaux pratiques)
- Simulation par éléments finis des pertes dans une machine synchrone (TP).
Prérequis :
Structure en domaines dans les matériaux ferromagnétiques. Mouvements de parois et rotations de domaines. Cycle d'hystérésis statique.
Bibliographie :
Ferromagnetism, R.M. Bozorth, IEEE Press, 1978.
Hyteresis in Magnetism, Giorgio Bertotti, Academic Press, 1998.
-Introduction à la machine à réluctance variable et à la modélisation par éléments finis : Enseignants Arzandé, Quéval ; Cours 2h
-Modélisation EF (FEMM ou Comsol ou Flux) MRV : Enseignants Arzandé, Quéval ; Cours 7h
-Modélisation Simulink machine : Ensei.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Introduction à la machine à réluctance variable et à la modélisation par éléments finis
Modélisation EF (FEMM ou Comsol ou Flux) MRV
- géométrie, maillage
- matériaux, pertes
- physique (courants + rotation)
- postprocessing (couple et flux)
- cartographies des caractéristiques
Représentation énergétique macroscopique en vue de la commande
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Cours :4
Travaux dirigés :8
Travaux pratiques :8
Cours à distance :3
Projet :3
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Bethoux Olivier
Equipe pédagogique :
Olivier Bethoux
Clément Mayet.
Déroulement et organisation pratique :
-Étude systémique et sa représentation : enseignant Bethoux ; Cours 2h
-Structuration de la commande : enseignant Mayet ; Cours 2h
-Exemples élémentaires et progressifs 1 : enseignant Bethoux ; TD 2h
-Exemples élémentaires et progressifs 2 : enseignant Ma.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Étude systémique et sa représentation (étapes nécessaires à l'étude d'un système, causalité intégrale et systémique, modélisation, éléments constitutifs de la REM, résolution des conflits d'association, exemples)
Structuration de la commande (règles d'inversion, structure maximale de commande (SMC), structure pratique de commande (SPC), coefficients de distribution et de pondération de l'énergie, exemples)
Exemples élémentaires et progressifs 1 (sans nœud énergétique - ex : applications photovoltaïques)
Exemples élémentaires et progressifs 2 (avec nœud énergétique et variable de réglage surabondante - ex : véhicules hybrides)
Exemples élémentaires et progressifs 3 (avec nœud énergétique et nombre insuffisant de variables de réglage - ex : convertisseur DC-DC avec filtre d'entrée résonant)
Exemples élémentaires et progressifs 4 (de la SMC vers la SPC - ex : observateur, estimateur, etc.)
Étude et simulation d'un système multiphysique complexe en autonomie partielle (2/3 encadré, 1/3 non encadré)
Évaluation pratique
Analyse d'un article scientifique utilisant la REM.
Prérequis :
Connaitre les modèles orientés commande des composants classiques du génie électrique
Être capable de synthétiser un correcteur de type PI;
Être familiarisé avec Matlab-Simulink.
Bibliographie :
- W. Lhomme, P. Delarue, A. Bouscayrol, P. Barrade, "La REM, formalisme multiphysique de commande des systèmes énergétiques", Techniques de l'ingénieur, 10 Novembre 2014.
- A. Bouscayrol, J.-P. Hautier, B. Lemaire-Semail, "Graphic formalism for the contro.
Risques électrostatiques, décharges et arc électriques
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Cours :24
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Landfried Romaric
Equipe pédagogique :
Romaric Landfried
Emmanuel Odic.
Déroulement et organisation pratique :
- Arc électrique : Cours 12h
- Décharges électriques : Cours 9h
- Électrostatique et fiabilité des diélectriques : Cours 3h.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Arc électrique (12h)
La physique de l’arc électrique :
o notion de plasma
o modèle d’arc électrique
o phénomènes dans la colonne d’arc et aux électrodes
o grandeurs caractéristiques
o les différents moyens d’amorçage
L’arc électrique en tant que défaut :
o Arc série/arc parallèle
o applications/systèmes concernés
o exemple de la montée en tension dans le milieu aéronautique : influence de la pression (détection, arc tracking)
La coupure :
o Problématique/contexte
o les dispositifs existants (disjoncteur, contacteur,…)
o études détaillée de 2 systèmes : un disjoncteur et un contacteur
Décharges électriques (9h)
Physique des décharges :
o Phénomènes élémentaires : modèle collisionnel, source d’électrons-germe
o Loi de Paschen
o Caractérisation électrique - Modèle de la décharge couronne
o Streamer – Modélisation et approche mathématique
o Décharges partielles
o Détection de décharges électriques : méthodes et cas pratiques
Propriétés physicochimiques des décharges électriques à pression atmosphérique :
o Produits de décharges, transfert de matière
o Interaction décharge électrique / isolant
Electrostatique et fiabilité des diélectriques (3h)
Phénomènes à champ élevé :
o Bandes d’énergie
o Charges électriques dans les isolants réels, considérations énergétiques
Claquage électronique et thermique
Charge d’espace :
o Injection de charge
o Techniques de mesure
Vieillissement :
o Transferts d’énergie
o Volumes libres, exemple.
Bibliographie :
Physique des plasma-Cours et Application » J.M. Rax, Dunod 2005
« L’arc électrique et ses applications – Tome 1 : étude physique de l’arc » Serge Vacquié, éditions du CNRS 1984
« Plasmas froids de décharge - Propriétés électriques » A-M. Pointu, J. Perrin, J. Jolly, Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique D 2 830 – 1-21
« Gaz isolants » P. Ségur, Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique D 2 530 ? 1-33
J.M. Meek et J.D. Craggs, Electrical breakdown of gases, Wiley Science, 1978
« Les diélectriques » R. Coelho, B. Aladenize, Hermès 1993
Systèmes de production d'énergie décentralisée à base de sources renouvelables
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Cours :27
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :
Equipe pédagogique :
Eric Monmasson
Amir Arzandé
Emmanuel Hoang.
Déroulement et organisation pratique :
-Commande des convertisseurs connectés au réseau (topologie générale + contrôle des courants + synchronisation) : Enseignant Monmasson ; Cours 12h
-Association panneaux solaires et convertisseurs de puissance : Enseignant Arzandé ; Cours 3h
-Association é.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
L'objectif de ce module est de présenter sous l'angle électrique les deux principaux types de systèmes de génération d'énergie à base de sources renouvelables, à savoir l'éolien et le solaire photovoltaïque. Par ailleurs, une attention particulière est donnée au problème de raccordement de ces unités de génération à base de sources intermittentes au réseau électrique.
Contenus :
-Commande des convertisseurs connectés au réseau (topologie générale + contrôle des courants + synchronisation)
-Association panneaux solaires et convertisseurs de puissance
-Association éolienne et convertisseur de puissance
-Insertion des énergies renouvelables au réseau
-Convertisseurs de puissance dans les fermes éoliennes.
Le semestre 2 comporte 2 groupes.
Le premier regroupe des modules apportant des compétences transverses. On trouve dans ce groupe les Ues d'Anglais, de Gestion de Projet et d'Initiation à la Recherche.
Le second groupe correspond au stage obligatoire en laboratoire ou en entreprise.
Le stage doit avoir une durée minimale de 500h et maximale de 924h (environ 6 mois). Il peut être réalisé dans un Laboratoire académique ou dans une entreprise.
Les sujets doivent être validés par le responsable de la formation et doivent correspondre aux objectifs du M2 PIE.
Les stages peuvent s'étendre jusqu'à fin septembre.
Période(s) et lieu(x) d’enseignement :
Période(s) :
Mars - Avril - Mai - Juin - Juillet.
Modalités de candidatures
Période(s) de candidatures
Du 15/01/2024 au 15/06/2024
Pièces justificatives obligatoires
Classement Année Précedente et taille promotion.
Copie pièce d'identité.
Lettre de motivation.
Tous les relevés de notes des années/semestres validés depuis le BAC à la date de la candidature.
Attestation de français (obligatoire pour les non francophones).
Curriculum Vitae.
Pièces justificatives complémentaires
Descriptif détaillé et volume horaire des enseignements suivis depuis le début du cursus universitaire.
Fiche de choix de M2 (obligatoire pour les candidats inscrits en M1 à l'Université Paris-Saclay) à télécharger sur https://urlz.fr/i3Lo.
Document justificatif des candidats exilés ayant un statut de réfugié, protection subsidiaire ou protection temporaire en France ou à l’étranger (facultatif mais recommandé, un seul document à fournir) :
- Carte de séjour mention réfugié du pays du premier asile
- OU récépissé mention réfugié du pays du premier asile
- OU document du Haut Commissariat des Nations unies pour les réfugiés reconnaissant le statut de réfugié
- OU récépissé mention réfugié délivré en France
- OU carte de séjour avec mention réfugié délivré en France
- OU document faisant état du statut de bénéficiaire de la protection subsidiaire en France ou à l’étranger.
