Formulation différentielle dissipative dʼun modèle de paroi absorbante en aéroacoustique

International audienceOn considère un modèle de matériau poreux dédié à la réduction de bruit des moteurs dʼavions par absorption aux parois. Les paramètres de lʼéquation de propagation dans un tel milieu dépendent de la fréquence, ce qui se traduit, dans le domaine temporel, par la présence dʼopérateurs de convolution. A partir de leurs symboles, on établit une nouvelle formulation de ces opérateurs à la fois locale en temps et dissipative. Le couplage du modèle ainsi obtenu avec un modèle standard dʼaéroacoustique conduit à un système local en temps dont lʼanalyse et la simulation sont simplifiées, notamment par lʼexistence dʼune fonctionnelle énergie garantissant la dissipativité globale

Behavioral modeling of power losses in FSBB converters

International audienceThis paper proposes a behavioral model of DC-DC converters losses dedicated to photovoltaic applications. The objective is to introduce accurate DC-DC converter's efficiency into long range system simulations. Our approach has been validated on a four switch buck boost converter (FSBB). A large number of tests has been performed on a FSBB converter, for different input voltages, duty-cycles and output currents. Power losses have been fitted with multivariable polynomial functions for the different operating modes of each cell of the converter (i.e. when the FSBB operates like a Buck converter, the Buck cell is active and the Boost cell is passive). A VHDL-AMS model of each cell has been developed. Thanks to its conservative energy considerations, this language is very well adapted to the proposed approach. Today, our model enables us to get fast and accurate simulations regarding the converter efficiency

Development of a photovoltaic low voltage DC microgrid for buildings with energy storage systems

International audienceIn order to develop a sustainable datacenter, which would help to validate energy management and task scheduling algorithms, a low voltage direct current (LVDC) microgrid (MG) has been deployed in the ADREAM Building-Integrated Photovoltaic (BIPV) of the LAAS-CNRS in Toulouse, France. This MG is composed of a 1 kWp PV source, 300 Ah – 36 V lead-acid batteries, 330 F – 48 V supercapacitor (SC) pack and DC loads (cloud servers, USB chargers, sensors monitoring an apartment…). A very simple and efficient energy flow management strategy, based on the " DC bus signaling " approach has been implemented. It takes advantage of the DC bus architecture and enables a scalable electrical structure constituted of several sources, loads and storage elements easy to connect/disconnect via their converters. The development of this MG put in evidence the need for future theoretical developments regarding the determination of optimal DC bus signaling thresholds

Dimensionnement multi-objectif d'une association batterie – supercondensateur pour une application photovoltaïque

National audienceLes énergies renouvelables comme le solaire photovoltaïque (PV) et l'éolien présentent une production intermittente et difficile à prédire précisément. Le stockage de l'énergie permet, a priori, d'assurer à chaque instant l'équilibre entre production et demande, condition nécessaire au bon fonctionnement de tout réseau électrique. Cependant, bien que les éléments de stockage électrochimique (ESE) soient adaptés pour remplir ce rôle, leur coût étant important, il est nécessaire de trouver un compromis entre conditions d'utilisation, performances et capacité de stockage d'énergie. Ce papier présente une méthodologie d'association d'ESE qui peuvent être plutôt destinés à fournir de l'« énergie » (ESE ayant une grande énergie spécifique exprimée en Wh/kg) comme des batteries au plomb-acide, lithium-ion, Ni-MH avec d'autres ESE de type « puissance » comme des supercondensateurs (SC) ou des batteries lithium-ion dédiées. Une modélisation de type circuit électrique avec prise en compte du vieillissement des ESE est développée et validée par quelques résultats expérimentaux. Trois critères ont ensuite été retenus pour évaluer le caractère optimal du dimensionnement de l'unité de stockage hybride

Accurate power loss model of a boost cell in a multiphase converter for phase management

International audienceThis paper proposes a behavioral model of power losses for multiphase converter that will be used to optimize the efficiency of the converter by dynamically modifying the number of working phases. The aim of this work is to develop a simple (in terms of simulation resources) and but accurate (in terms of energy conversion) model of one cell of the multiphase converter that can be used to deduce the model of the whole converter, depending on the number of active phases. This model could also be used for long-time range simulations of photovoltaic systems. To build the model, a large number of tests has been performed on a multiphase converter at different values of the input voltage, the duty-cycle of the switch drive signals and the output currents. Experimental power losses of the boost cells have been compared with a model proposed in the literature. As the accuracy of this model was not satisfactory, we proposed to fit experimental data with feed-forward artificial neural network

Control and design of a hybrid energy storage system

International audienceThe increasing deployment of intermittent renewable energy sources (RESs) around the world has revealed concerns about the power grid stability. To solve this problem, a massive use of storage systems is needed. The main goal of this work is to develop a hybrid energy storage system (HESS) combining several storage devices with complementary performances. In this paper, lead-acid batteries and supercapacitors (SCs) are associated in order to deliver a pulsed current. An innovative cascade control with anti-windup tracking manages the power sharing between a buck and a boost converters connected to the same DC bus. Analog control circuits and power converters have been designed to evaluate the performances of the HESS in real conditions

Battery-Free Power Supply for Wireless Sensor Combining Photovoltaic Cells and Supercapacitors

International audienceThis article exhibits the sizing, modelling, and characterization of a power supply (output 3.3 V, 200 mA max, 11 days full autonomy) dedicated to power a wireless sensor node without battery but usable as simply as with a battery. This system is modular for various light levels (indoor and outdoor). It is easily integrable into a sensor node, using only commercial circuits. The choices of the photovoltaic surface (amorphous silicon, 5%, 35 cm²) and of the supercapacitors value (2x 25F, 2.7V) are explained for permanent operation, considering the solar potential and the consumption. An original part of the paper is devoted to issue of the startup, in which we demonstrate that after a particular preload, once installed, the device can start on request at the desired time (within 15 days) using as a trigger any light source, such as the LED of a mobile phone

Impact on Energy Saving of Active Phase Count Control to a DC/DC Converter in a DC Micro Grid

International audienceThis paper proposes to analyze the impact of active phase count control in DC/DC multi-phase bi-directional interleaved converter dedicated to energy storage system in low voltage DC micro grid for building integrated photovoltaic application. We focus our interest on the energy saved with an adaptive phase count control for real working conditions. To validate our approach a long term analysis was done based on a several years database of photovoltaic production and consumption power profile recorded in our laboratory building. To estimate the impact of our adaptive phase count control we built a model of converter efficiency for a large scale of operating points. Its parameters were identified through experimental measurements made on a bi-phase DC/DC bidirectional converter developed in LAAS-CNRS. Pertinence of APC control is estimated for 5 years simulation process and different load profiles. Results obtained in case of lightning network load profile, show that the energy lost without adaptive phase count control correspond to 4.22% of the energy exchange, against 3.72% with adaptive phase count control. This result correspond to a decrease of looses of 12%. In order to study the impacts on a long term analyze we choose to discuss these results regarding the energy saved with adaptive phase count control. To complete our work we propose a comparative analysis with two different load profiles with details by month and days.Cet article propose d’analyser l’impact d'une commande contrôlant le nombre de phases actives dans un convertisseur entrelacé bidirectionnel multiphase DC / DC dédié au système de stockage d’énergie dans un micro-réseau DC basse tension pour une application photovoltaïque intégrée au bâtiment. Nous concentrons notre intérêt sur l’économie d’énergie grâce à une commande de comptage de phases adaptative validée en conditions de travail réelles. Pour valider notre approche, une analyse à long terme a été réalisée sur une base de données de plusieurs années de profils de production et de consommation photovoltaïques enregistrés dans notre bâtiment expérimental sité sur le site de notre laboratoire de recherche. Pour estimer l’impact de notre contrôle de déphasage adaptatif, nous avons construit un modèle d’efficacité du convertisseur pour une grande échelle de points de fonctionnement. Ses paramètres ont été identifiés à l'aide de mesures expérimentales effectuées sur un convertisseur bidirectionnel DC / DC biphasé développé au LAAS-CNRS. La pertinence du contrôle APC est estimée pour un processus de simulation de 5 ans et différents profils de charge. Les résultats obtenus en cas d'un profil de charge "connecté au réseau" montrent que la perte d’énergie sans contrôle adaptatif du déphasage correspond à 4,22% de l’échange d’énergie, contre 3,72% pour le contrôle adaptatif du déphasage. Ce résultat correspond à une diminution des pertes de 12%. Afin d’étudier les impacts sur une analyse à long terme, nous avons obtenu des résultats concernant le taux d’économie d’énergie avec le contrôle de comptage de phases adaptatif. Pour compléter notre travail, nous proposons une analyse comparative avec deux profils de charge différents détaillés mois par mois et par type de journée

Design, Fabrication and Testing of a Miniaturized end-of-life Ultimate Security Device Using Reactive Composites

International audienc

Design, Fabrication and Testing of a Miniaturized end-of-life Ultimate Security Device Using Reactive Composites

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