Parce qu'il traite de systèmes complexes,
le laboratoire Energies et Systèmes de
l’ESME Sudria rassemble non seulement
les techniques qui lui sont propres mais
aussi les connaissances et les techniques
qui sont le fait des autres laboratoires, que ce soit au
niveau de l'électronique, de la micro-informatique, de l'informatique
temps réel, ou encore du traitement du signal.
La dimension généraliste de la formation donnée à
l'ESME Sudria y prend toute sa mesure. Le "Génie des Systèmes Électriques" est le domaine fédérateur
de toutes les techniques associées à l'électricité en
général. La production, le transport et la distribution de
l'énergie électrique y trouvent leur place, autant que le
traitement et la transformation de l'énergie.
Les énergies renouvelables pour préparer l'avenir de la planète
A l’ESME Sudria, les activités de ce laboratoire sont
concentrées sur la conversion de l'énergie en général, sur
la vitesse variable par l'électronique dans son environnement
bouclé en particulier, et la qualité de conversion. La
maîtrise des systèmes associés aux énergies nouvelles et
renouvelables constitue une part importante de l’activité.
Le laboratoire assure la formation initiale en Machines électriques et en Électronique de Puissance dispensée à
tous les élèves de troisième et quatrième années, c’est à
dire dans le cycle Ingénieurs, et intervient dans les voies
d'approfondissement “Systèmes Industriels Automatisés”,
“Responsables d'Affaires en Génie Électrique et Climatique”
et “Systèmes Énergétiques” de la division Génie Électrique de dernière année.
Si les principes de base de l'électricité et les modes de
fonctionnement des moteurs ou “machines tournantes”
n'ont guère varié depuis un siècle, les modes
de commande et de régulation de ces machines ont été
bouleversés par le traitement numérique du signal.
Du TGV à la Formule 1 : la révolution des systèmes de commandes
Ainsi, toute une série de couches de technologies différentes
se rejoignent dans la commande d'un moteur
de TGV ou d'une dérive d'Airbus, comme dans un
véhicule de Formule 1: les grandeurs nécessaires à la
régulation et à la commande sont captées et conditionnées
par une instrumentation électronique, les données
sont traitées par des calculateurs, qui élaborent à
leur tour des informations transmises aux actionneurs
de puissance par des techniques de modulation, via
des fibres optiques, et, de plus en plus, par des réseaux.
Il s'agit donc d'apprendre à nos élèves à maîtriser des
systèmes mécaniques et électriques de plus en plus
complexes au fur et à mesure qu'ils progressent dans
leur cursus en s'appuyant sur tous les volets techniques
de leur formation. Tout en les appliquant à des
cas réels : TGV, Mirage 2000…
Plateforme technologique
Trois plateformes technologiques centralisent les activités de recherche
et de développement :
- La plateforme technologique électronique de puissance s'attache à
connaître le comportement des interrupteurs de l'électronique
de puissance et à maîtriser leur commande
rapprochée. Il travaille sur des structures de convertisseurs
innovantes, en collaboration avec les autres laboratoires
du département.
- La plateforme technologique de modélisation des systèmes électromagnétiques élabore des méthodes permettant
d'optimiser les coûts des sous-systèmes intervenant
dans une chaîne de conversion de l'énergie en développant
des logiciels dédiés. Il s'occupe de modélisation statique
et dynamique des convertisseurs et des machines électriques
et de l'étude de leurs associations. Les moyens informatiques
associés étant alors Simulink, Matlab et leurs boîtes à outils.
- La plateforme technologique de commande des systèmes électriques
traite de :
- La commande innovante des convertisseurs, le conditionnement
des signaux associés à leur fonctionnement
et à l'étude des asservissements propres à la vitesse
variable des machines électriques,
- L'implantation, sur microcontrôleurs et sur processeurs
de traitement du signal, des algorithmes de mise en
oeuvre des systèmes de commande et de contrôle (Systèmes
Intel, Analog Devices, Texas Instruments et NEC),
- L'absorption sinusoïdale et le filtrage actif,
- Le contrôle du transfert de l’énergie dans le domaine
des énergies renouvelables.
Le transfert de technologie
Le laboratoire d'Energies et Systèmes développe des systèmes
complets dans les grands domaines de recherche
actuels concernant le transport électrique ferroviaire et
routier, les actionneurs liés à l'aéronautique et aux robots
industriels tels que :
- Le contrôle vectoriel des moteurs synchrones et
asynchrones,
- Le filtrage actif et l'absorption sinusoïdale de courant,
- L'optimisation des chaînes de conversion de l’énergie associées
au contrôle des énergies nouvelles et renouvelables,
- La mise en oeuvre de surcouches de commande basées
sur l'utilisation des techniques d'intelligence artificielle
telles que les réseaux de neurones ou la logique floue.
Voir des exemples de projets de fin d'études réalisés en 2012