MODELISATION DES SYSTÈMES DE CONVERSION DE L'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE DANS UN CONTEXTE PLURIDISCIPLINAIRE

Ce mémoire retrace mes activités d’Enseignant-Chercheur depuis ma nomination à l’IUT de Nantesen 1993. Ce document témoigne de l’évolution de mes travaux de recherche effectués au cours deces 20 dernières années au gré des rapprochements des différents laboratoires de la région Nantaise.La modélisation de la chaîne de conversion de l’énergie électrique est la ligne directrice de monactivité.Mes premiers travaux sont liés aux thématiques développées au sein du GE44 puis de l’IREENA.Ils concernent tout d’abord la modélisation des convertisseurs de puissance et des dispositifsd’alimentation électrique pour l’optimisation de la régulation des convertisseurs et la maitrise de lapollution des réseaux.Un paramètre essentiel dans le dimensionnement des convertisseurs de puissance est la températuredes semiconducteurs. Les compétences acquises durant ces premières années ont été mises à profitpour élaborer un simulateur électrothermique rendant compte de l’évolution de la température dejonction des semiconducteurs en fonction des différentes conditions de fonctionnement. Desmodèles thermiques compacts ont été développés pour optimiser la simulation numérique desconvertisseurs statiques.Depuis une dizaine d’années, mes activités de recherche se sont recentrées autour d’uneproblématique liée au transport de données sur les réseaux d’énergie. Ce domaine fut l’occasion dedévelopper des activités pluridisciplinaires au sein du laboratoire. Cette activité se situe à lafrontière de l’électronique de puissance et des communications numériques. Les premiers travauxcorrespondent à la transmission de données sur un réseau modulé en largeur d’impulsion (MLI) ausein d’une association convertisseur-machine à des fins de commande et de monitoring. Lesseconds travaux abordent la gestion des batteries Li-ion dans une application d’éclairage autonome.Le point commun aux deux dernières activités est la transmission de données par une technologiedu type courant porteur en ligne (CPL). Depuis 2012, cette problématique est incluse dans l’équipeSystèmes de Communications Numériques (SCN) du laboratoire IETR

Optimisation d’une couverture radio dans un environnement minier confiné

Xstrata est une multinationale possédant plusieurs mines exploitant différents minerais (or, cuivre, zinc, nickel et charbon) à travers le monde, dont une mine de zinc dans une petite ville du Nord-du-Québec, Matagami. Le système de communication mis en place au sein de cette mine propose une architecture câblée (câble coaxial non rayonnant) avec des antennes radio disposées en des points stratégiques de manière à offrir une couverture radio sans aucune discontinuité, pouvant mettre en péril les différents services et applications de communication supportés. Cette discontinuité est un défi majeur dans les domaines confinés pour une simple application d'échanges vocaux ou encore pour le transfert de données (ordinateurs, capteurs ... ). L'exploitation de cette solution de communication a démontré une problématique liée à l'efficacité de la couverture radio dans des zones à forte densité d'interférences. En effet, lorsqu'un changement de décor induit par exemple par le stationnement d'un véhicule près d'un transmetteur (antenne réceptrice ou émettrice), une modification de la zone de couvertnre radio se produit. Cette modification, même minime, peut engendrer selon les cas de figure une pertnrbation plus ou moins grave du système de communication, provoquant des zones dites« grises», où la couverture radio est affaiblie ou des zones dites « blanches » où la couverture radio est complètement compromise. Dans un espace confiné industriel minier , deux façons de déployer sont identifiées pour déployer un système de communication radio. La première est l'utilisation d'un câble rayonnant généralement le« leakey feeder ».Cette dernière est la solution majoritairement utilisée, car elle a fait ses preuves au sein de l'industrie minière. La seconde manière consiste à utiliser un système d' antennes distribuées relayées à un câble non rayonnant pour diffuser un signal radio tout au long de la zone de communication à couvrir. Le travail présenté dans ce mémoire consiste à proposer une approche permettant de surveiller la couverture radio tout en réduisant les zones d'ombre en adaptant la puissance d'émission des éléments actifs (amplificateur) déployés le long du système de communication. Pour ce faire, une première étape consacrée à l'étude de la couverture radio afin de déterminer si les antennes sont déployées de manière optimale en vue de notre cas d'étude. Ensuite, un état de l'art est dressé pour recenser les différentes techniques permettant l'ajustement d'une couverture radio afin de réduire ou même supprimer les éventuelles zones d' ombres. Afin de proposer une implémentation efficace de l'approche proposée et de permettre la validation de celle-c i, nous nous sommes intéressés plus particulièrement au système de communication de la mine Matagami. L'idée de base consistait à utiliser un retour d'information généré par des balises radio déployées le long des zones de communication à surveiller. La proposition revient donc à un système de collecte des informations sur la puissance de signal perçue au niveau d'une balise puis se servir de cette information pour contrôler, de manière adaptative, le fonctionnement des éléments actifs du système de communication

L'habitat durable en Arabie Saoudite : dimension climatique et socio-culturelle : cas d'étude : la ville de Djeddah

Vernacular architecture in Saudi Arabia has long been regarded as efficient and comfortable. As to search for sustainable architecture in this country then, it is essential to consider the past constructions in order to understand how it works and learn from it.This PhD work was carried out under the supervision of GRECAU laboratory (Research Group in Environment Architecture and Urban Design) and offers a scientific approach to assess the actual performance of traditional and contemporary habitats and how the locals perceive those.A first theoretical part will help to define the inherent principles in this research and thereof to define issues. Notions of comfort and sustainability in homes will be developed and explain how the human body reacts to different environments factors and how these factors are regulated in built-up areas. Then we'll see how the Arab cities, especially those from Saudi Arabia, have turned in time, as well as the way of life Saudis have.A second part will define a more concrete study case: the city of Jeddah and its major different types of habitats: apartments, attached houses and detached houses. A qualitative study through a survey on the physical and socio-cultural comfort of the inhabitants of this city distributed via social networks, widely used in Saudi Arabia, will be conducted, analysed and put in relation with quantitative studies, via simulations computer about the main physical factors of comfort noticed in the first part: solar radiation and day lighting within the built environment.These simulations will evaluate the rate of solar radiation arriving in the different types of urban patterns of Jeddah city, as well as the comfort of the interior spaces with the radiation transmitted through the opening facades elements, both traditional and contemporary ones, but also the level of natural lighting to suit them. We will see that physical comfort and socio-cultural comfort are related: when physical comfort increases, the socio-cultural comfort decreases, because the Saudis are willing to sacrifice physical comfort to satisfy their need for privacy.Three study cases will be analysed through in-situ measurements during 67 days with specific loggers measuring temperature, humidity and light spaces, as to allow a better understanding of the relationships observed previously.A final explanatory part will understand how we can take lessons from the past about the sustainable architecture design in Saudi Arabia via quantitative and qualitative studies conducted previously.Ce travail de doctorat a été effectué sous l’encadrement du Professeur Catherine SEMIDOR du laboratoire GRECAU (Groupe de Recherche Environnement Conception Architecturale et Urbaine). Il propose une approche scientifique visant à évaluer les performances réelles des habitats Saoudiens traditionnels et contemporains ainsi que la façon dont ces logements sont perçus par les habitants.L’architecture vernaculaire en Arabie Saoudite a longtemps été considérée comme performante et confortable. Pour la recherche d’une architecture respectueuse du climat dans ce pays il est alors essentiel de se pencher sur les constructions du passé, les comparer avec celles du présent afin de comprendre les forces et faiblesses de chacune des architectures. La présente thèse traitera donc le sujet de deux dimensions fondamentales de l’architecture en Arabie Saoudite, celle qui relève du climat et celle qui relève de la culture, au travers d‘un élément majeur, la satisfaction de l’habitant. Ces deux critères seront complétés d’une étude approfondie sur l’évaluation de l’espace intérieur de l’habitat ainsi que d’une analyse de l’impact du tissu urbain sur le confort dans l’habitat.Une première partie théorique va permettre de définir les principes inhérents à ce travail de recherche et ainsi définir les enjeux de celui-ci. Les notions de confort dans l’habitat et de durabilité seront ainsi développées en expliquant comment le corps humain réagit aux différents facteurs d’ambiances et comment ces mêmes facteurs sont régulés dans les espaces bâtis. Puis nous allons voir comment les villes arabes, et notamment d’Arabie Saoudite se sont transformées dans le temps en même temps que la manière de vivre des saoudiens. Toutes ces théories seront interprétées et mise en situation dans la seconde partie de la thèse avec une étude de cas précis.Une deuxième partie très concrète consistera à définir le cas d’étude, celui-ci sera effectué sur la ville de Djeddah et ses différents types d’habitats majoritaires. Les appartements, les maisons mitoyennes et les maisons isolées seront les trois types d’habitations analysés. Plusieurs sujets seront traités en parallèle pour bien comparer architecture traditionnelle et contemporaine, avec d’une part le niveau d’éclairage naturel et d’une autre les éléments d’ouverture des façades, avec notamment « Le Rowshan » pour le cas de l’architecture traditionnelle. Cette partie de l’étude sera effectuée via trois méthodes d’analyse différentes, l’enquête, l’analyse in situ et la simulation sur outils numériques.- Une enquête spécifique sur la satisfaction du confort physique et socio-culturel des habitants de Djeddah diffusé via les réseaux sociaux.- Une analyse in situ grâce à des mesures effectuées dans les contextes d’architecture vernaculaire et contemporaine avec des enregistreurs spécifiques mesurant la température, l’humidité et la lumière dans les espaces.- Une mise en relation avec des études quantitatives via des simulations numériques sur les principaux facteurs physiques du confort précisés dans la première partie : le rayonnement solaire et l’éclairage naturel à l’intérieur de l’espace bâti.Une conclusion permettra de comprendre comment nous pouvons prendre des leçons du passé quant à la conception d’architectures bio-climatiques en Arabie Saoudite. Nous détaillerons également l’impact de la dimension socio-culturelle sur l’habitat saoudien contemporain

JNOG 33 - 2013

National audienceRecueil JNOG 3

Analyse de la déformation récente dans l'Atlas méridional de la Tunisie par géomorphométrie et Interférométrie Radar (DInSAR)

Dans ce travail, nous proposons de localiser, caractériser et quantifier les déformations topographiques en liaison avec le contexte sismo-tectonique, sans exclure les actions anthropiques, de l Atlas méridional de la Tunisie. L analyse sismo-tectonique et le calcul des paramètres morphométriques du relief nous ont permis de distinguer les structures (eg., J. Ben Younes, J Bou Ramli, J. Orbata) qui ont subi préalablement des déformations récentes dues principalement à la réactivation des failles, essentiellement la faille de Gafsa. Dans un autre volet, l analyse et le traitement de 17 images radar (ERS 1 et 2) couvrant l Atlas méridional de la Tunisie, grâce à l'interférométrie différentielle (DInSAR), n a pas révélé des déplacements topographiques liés au contexte géodynamique. Par contre, cette technique nous a permis de déterminer une subsidence locale dans la région de Moulares, que nous interprétons comme une conséquence de l'exploitation des mines souterraines de phosphates. Enfin, la compilation des résultats des différentes analyses nous a permis de suggérer l établissement d un réseau GPS de surveillance géodynamique dans la zone d étude, afin de mieux quantifier la déformation dans la région et à préciser la cartographie sismique et enfin à mieux évaluer l aléa sismiqueIn this work, we propose to locate, characterize and quantify the topographic deformations linked to the seismotectonic context, including anthropogenic actions of the southern Atlas of Tunisia. The seismotectonic analyses and the calculation of Landscape morphometric parameters enabled us to distinguish the structures of J. Ben Younes, J Bou Ramli and J. Orbata, , which have experienced recent deformations caused principally by the reactivation of faults, essentially the fault of Gafsa. In another part, the analyses and treatment of 17 radar images (ERS 1 and 2) covering the southern Atlas of Tunisia, using the differential interferometric method (DInSAR), have showed no active neotectonic displacement (associated with topographic geodynamic context). Neverheless, this technique allowed us to determine local subsidence in the region of Moulares, which is interpreted as a consequence of underground mining exploration of phosphates. Finally, the compilation of results of different tests allowed us to suggest the establishment of a monitoring geodynamic GPS network in the study area to better quantify the deformation in the southern Tunisia and to clarify the active faults and the seismic mapping in order to better assess seismic hazardPARIS-EST-Université (770839901) / SudocSudocFranceF

Fiabilité des diodes lasers DFB 1,55 µm pour des applications de télécommunication : approche statistique et interaction composant-système

Ces travaux de thèse décrivent le développement et la mise en oeuvre d’une méthodologie d’estimation de la fiabilité à long terme d’une technologie stabilisée de diode laser à contre-réaction répartie (DFB) 1,55µm à couche active InGaAsP sur substrat InP pour des applications de télécommunication. Elle est basée sur la mesure de caractéristiques électriques et optiques analysées après l'application de contraintes de vieillissement combinant différents facteurs d’accélération. Une méthode de reconstruction statistique de distributions de durée de vie, basées sur les tirages de Monte-Carlo, a été mise en oeuvre pour palier à la faible population de composants et aux faibles variations paramétriques induites par les tests accélérés. Enfin, l'interaction composant-système est analysée par l'intermédiaire de simulations d'une liaison de télécommunication 4 canaux utilisant le multiplexage de longueurs d’onde (WDM) avec un débit 2,5 Gbits/s par canal. Ces simulations ont permis d'évaluer l'impact des dérives expérimentales sur les performances de ce type de liaison, en conditions opérationnelles, en prévision de futures architectures de réseaux métropolitains et locaux.This work describes the development and the setting of a methodology to estimate longterm reliability of mature distributed feedback (DFB) 1,55µm laser diode with InGaAsP active layer on InP substrate for applications of telecommunication. This methodology is based on the measurement of electric and optical characteristics analyzed after application of ageing combining various factors of acceleration. A statistical method of lifetime distribution rebuilding, based on Monte-Carlo random selection, was carried out in order to compensate for the weak population of components and the weak parametric variations induced by the accelerated tests. Lastly, the component-system interaction is analyzed via simulations of a 4 channels telecommunication link using the multiplexing wavelengths (WDM) with a 2,5 Gbits/s bit rate by channel. These simulations made it possible to evaluate the impact of experimental drifts on this kind of link performances, in operational conditions, in preparation for future architectures of local and metropolitan area network