A new method of real-time physical simulation of prime movers used in energy conversion chains

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Optimisation du contrôle commande d'un système hydraulique réversible à vitesse variable

Le but de cette thèse est l'optimisation du contrôle commande d'un système hydraulique réversible à vitesse variable. L'approche est d'abord traitée par simulation dynamique pour finir ensuite par validation expérimentale sur maquette physique temps réel hybride basée sur l'émulation (PHIL). La partie simulation concerne la modélisation des différents éléments de la microcentrale hydraulique tel que la turbine, la génératrice et l'interface d'électronique de puissance ainsi que le développement des lois de commande et la synthèse des différents régulateurs. Deux stratégie de contrôle ont été étudié, la première dite commande en vitesse associé à un algorithme MPPT adaptatif développé au cours de la thèse et la deuxième dite en puissance. Le management des contrôles commandes pour assurer la fonction de secours (backup) de la microcentrale hydraulique a été simulé et validé expérimentalement. Et enfin la transition rapide entre les deux modes de fonctionnement d'une petite station de transfert d'énergie par pompage a été proposé et validé par émulation sur la maquette physique.The purpose of this thesis is to optimize the control command of a reversible variable speed hydraulic system. The approach is first treated by dynamic simulation and then finish by experimental validation on hybrid physical model based on real-time emulation (PHIL). The simulation part concerns the modeling of different elements such as micro-hydro turbine, generator and the power electronics interface and the development of control laws and synthesis of different regulators. Two control strategies were studied, the first so-called speed control associated with an adaptive MPPT algorithm developed during the thesis and the second strategy is based on power control. Management controls to ensure failover (backup) of the micro-hydro has been simulated and validated experimentally. And finally the rapid transition between the two modes of operation of a small variable speed pumped storage was proposed and validated by emulation on the physical model.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Wave energy in Italian seas: preliminar design of a point absorber

It was in the mid 1970s when the research in the Wave Energy Converters began as a consolidated field, but it wasn’t until between the late 1990s and the beginnings of the 21st century that the sector boomed. Unlike many other renewable energy forms, the wave energy can be considered as a teenager, almost ready to show the world its enormous potential. Many prototypes are being tested throughout the oceans and even a commercial wave energy plant has been set already. Its growth is being unbalanced though. There are no current and prospective research studies with this scope for the Mediterranean Sea, it seems logical so the Mediterranean Sea is one of the least energetic seas in the world but this doesn’t exclude the fact that also in the Mediterranean Sea there is wave energy to be exploited and the purpose of this work is to initiate that path. The point absorber is the type of Wave Energy Converter chosen, it consists of a floating body that exploiting the motion produced by an incident wave generates electricity via an electric linear generator. Several simulations have been done with different kinds of buoys in two different locations in the Mediterranean Sea, Alghero and Mazara. The simulation’s goal is to compute the output power of the devices. Although the values state that the average extracted energy is of minor entity than the ones tested in big oceans such as the Atlantic Ocean or the Pacific Ocean, where the wave energetic regime is much higher, the results are hopeful, confirming its feasibility and opening a new door to renewable energies in the Mediterranean regions. The conclusions drawn in this work are always under the bases that there is still a lot of work to do and a full sea of possibilities

Gestion énergétique optimisée pour un bâtiment intelligent multi-sources multi-charges (différents principes de validations)

Le bâtiment est un noeud énergétique important et un support idéal pour développer etanalyser les effets d un système de gestion optimisée d énergie (SGEB) tant son impactpotentiel sur la demande énergétique globale est important. Cependant, pour que ces objectifssoient atteints, plusieurs verrous doivent être levés. Au-delà des problématiques liées àl architecture de distribution, aux modèles (y compris ceux relatifs au comportement desusagers), aux outils de dimensionnement, à la formalisation des paramètres, contraintes etcritères, aux systèmes de production et aux modes de connexions au réseau de distribution, lesproblèmes liés à la mise en oeuvre d un outil de gestion décentralisée et à sa validation sontcentraux centrale. Ces travaux s inscrivent directement dans cette optique. Ils portent enparticulier sur l élaboration de modèles énergétiques, de stratégies de gestion d énergie dansune configuration multi-sources et multi-charges et surtout de mise en oeuvre de méthodes etd outils de validation au travers de bancs tests variés où certains composants peuvent êtreréels.Ce travail analyse le gestionnaire énergétique G-homeTech comprenant plusieursfonctionnalités de gestion testées sur des bancs d essai virtuels et hybrides qui permettent decombiner à la fois des composants matériels et logiciels dans les simulations. Cela a permisd'insérer des actionneurs communicants pour tester leur pertinence. Les validations menéesmontrent que le gestionnaire énergétique permet l'effacement de pointes de consommation etdes économies sur la facture énergétique globale tout en respectant les contraintes techniqueset réglementaires.Les évènements prédits ne sont pas toujours ceux qui se produisent. Nous avons alorssimulé de telles situations. La radiation solaire et la consommation totale des services noncontrôlables sont différentes de celles prédites. Cette différence a conduit à des dépassementsde puissance électrique souscrite qui a activé le mécanisme de gestion réactive du gestionnaireénergétique. Des ordres de délestage sont alors dynamiquement envoyés à certainséquipements. Ces ordres alimentent directement les modèles des équipements électriques.Selon les importances relatives données au coût et au confort, nous avons montré que legestionnaire énergétique permet de faire des économies substantielles en évitant lesconsommations durant les pics de prix et évitant les dépassements de souscription pareffacement, par modulation du fonctionnement des systèmes de chauffage et par décalage defonctionnement des services temporaires dans les périodes plus intéressante énergétiquement.The building is an important energy node and an ideal support to develop and analyzethe effects of an Energy Management System (EMS). Because of its potential impact, such amanagement of global energy demand is important. However, to achieve these goals, severallocks must be removed. Beyond issues related to the distribution architecture, to models(including those relating to user behavior), sizing tools, the formalization of parameters,constraints and criteria, production systems and methods of connection to the grid, problemrelated to implementation of decentralized management tool and its validation are central. Mywork is part of this context. It focuses in particular on the development of energy models,strategies for energy management in a multi-source and multi-load configuration, andespecially, the implementation methods and the validation tools through various test bencheswhere some components are real.This paper analyzes the energy manager G-homeTech including several managementfeatures tested on virtual and hybrid test benches that combine both hardware and softwarecomponents in the simulations. This has put communicating actuators to test their relevance.The validations show that the energy manager allows the deletion of peak demand andsavings on the overall energy bill while respecting the technical and regulatory constraints.Predicted events are not always those that occur. We then simulated such situations.Solar radiation and the total consumption of uncontrollable services are different from thosepredicted. This difference has led to over-subscribed electric power which has enabled themanagement mechanism of reactive energy manager. Load shedding orders are thendynamically sent to certain equipement. These orders directly supply models of electricalequipment.According to the relative importance given to cost and comfort, we have shown that theenergy manager can make substantial savings avoiding consumption during price peaks andavoiding over-subscription by erasure, by modulation of heating system operation and byshefting the timed service operation in the most interesting periods in energy.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF