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Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes

Publications de l'équipe ISGE

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812documents trouvés

18206
05/07/2018

Contribution à la conception automatique de convertisseurs statiques modulaires

A.ANDRETA, L.KERACHEV, Y.LEMBEYE, J.C.CREBIER, L.LAVADO VILLA

G2Elab, ISGE

Manifestation avec acte : Symposium de Génie Electrique ( SGE ) 2018 du 03 juillet au 05 juillet 2018, Nancy (France), Juillet 2018 , N° 18206

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01838514

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144162
18149
07/06/2018

Characterization Platform for Modular Power Converters

A.ANDRETA, A.DERBEY, Y.LEMBEYE, J.C.CREBIER, L.LAVADO VILLA

G2Elab, ISGE

Manifestation avec acte : International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management ( PCIM Europe ) 2018 du 05 juin au 07 juin 2018, Nuremberg (Allemagne), Juin 2018 , N° 18149

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01813284

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143822
18204
07/06/2018

Statistical Modelling Method for Active Power Components Based on Datasheet Information

A.ANDRETA, Y.LEMBEYE, J.C.CREBIER, L.LAVADO VILLA

G2Elab, ISGE

Manifestation avec acte : International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management ( PCIM Europe ) 2018 du 05 juin au 07 juin 2018, Nuremberg (Allemagne), Juin 2018, 5p. , N° 18204

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01838577

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Abstract

This paper presents a methodology to derive mathematical models of active power components based on statistical theory and datasheet parameter extraction. The models have the objective of providing reliable data of gate-to-drain voltage (VGD), gate-to-source voltage (VGS) and direct current (ID) for nominal operating temperature range using only datasheet points. For achieving that, statistical learning theory is used to fit models in a reliable and systematic way. Besides predicting accurately static operation points, the proposed model can be used to estimate dynamics and switching losses in power switches. The model is validated using static and dynamic data available in a datasheet. The model is used to analyze a MOSFET behavior in typical power electronics applications. Finally, it is discussed the data availability in datasheets in order to easily create accurate models.

144158
18119
04/05/2018

Micro-dispositifs dédiés au stockage de l’énergie électrique embarquée

D.PECH

ISGE

Habilitation à diriger des recherches : Mai 2018, 125p., Président: F.MORANCHO, Rapporteurs: L.NICOLAS, D.ROCHEFORT, Examinateurs: Y.CHABAL, D.GUAY, S.SADKI, Marraine: M.BAFLEUR , N° 18119

Lien : https://hal.laas.fr/tel-01810054

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Abstract

The realization of high-energy micro-supercapacitors is currently a big challenge but the ineluctable applications requiring such miniaturized energy storage devices are continuously emerging. Their high power and extended lifetime are interesting for the complement or replacement of micro-batteries in embedded micro-systems. New types of electrodes for micro-supercapacitors will be reviewed with a focus on device fabrication methods and their performances. A 3D paradigm shift of micro-supercapacitor design will also be discussed to improve their energetic performances while maintaining reduced footprint occupancy.

Résumé

Les microsupercondensateurs sont des microdispositifs de stockage réversible de l’énergie électrique constituant une alternative intéressante aux microbatteries en raison de leur puissance élevée et de leur durée de vie importante. La faible quantité d’énergie qu’ils peuvent emmagasiner reste cependant un point critique au déploiement de ces composants dans les microsystèmes embarqués. Cette soutenance sera dédiée aux nouveaux types d’électrodes de microsupercondensateurs, des filières technologiques pour les intégrer au sein du microdispositif et des performances de ces électrodes. Il sera notamment question de l’utilisation d’électrodes tridimensionnelles pour accroître leur densité d’énergie surfacique.

Mots-Clés / Keywords
Electronique embarquée; Stockage de l’énergie; Micro-supercondensateur; Micro-batterie; Embedded electronics; Energy storage; Micro-supercapacitor; Micro-battery;

143493
18077
22/03/2018

A High Efficiency and Power Density, High Step-Up, Non-isolated DC-DC Converter Based on Multicell Approach

A.ANDRETA, T.LAMORELLE, Y.LEMBEYE, L.KERACHEV, F.S.ARDEBILI, L.LAVADO VILLA

G2Elab, ISGE

Manifestation avec acte : International Conference on Integrated Power Electronics Systems ( CIPS ) 2018 du 20 mars au 22 mars 2018, Stuttgart (Allemagne), Mars 2018 , N° 18077

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01744905

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143032
15204
01/03/2018

Porous electrodes and method and fabrication thereof

A.FERRIS, S.GARBARINO, J.VIENS, D.PECH, D.GUAY

ISGE, INRS, Québec

Brevet : US2018166222 (A1) ― 2018-06-14. Egalement publié en tant que: CA2987282 (A1) ; EP3289600 (A1) ; WO2016191863 (A1) , Mars 2018, 23p. , N° 15204

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Abstract

A method comprising forming a mesoporous conductive layer and depositing a capacitive material within pores of the mesoporous conductive layer through a thickness of the mesoporous conductive layer. The mesoporous conductive layer may be formed by physical deposition or electrodeposition of gold, platinum or titanium, and the capacitive material may be Ru, Ni, Fe, Co, Ir or Mn, yielding a mesoporous electrode. Two such electrodes may be assembled using a solid electrolyte, yielding an all-solid-state supercapacitor. The mesoporous conductive layer may be deposited on a substrate provided with an interdigitated electrode resin mask, and the resin mask removed after depositing the capacitive material within pores of the mesoporous conductive layer, to yield interdigitated electrodes.

143957
17568
13/12/2017

A solution for channel electron migration in normally-off MIS-HEMT with buried fluorine ions

F.MORANCHO, S.HAMADY, B.BEYDOUN

ISGE, LPM Liban

Manifestation avec acte : International Conference on Microelectronics ( ICM ) 2017 du 10 décembre au 13 décembre 2017, Beyrouth (Liban), Décembre 2017 , N° 17568

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01710524

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Abstract

High electron mobility transistors based on Gallium Nitride are promising devices for high frequency and high-power applications. While switching applications demand normally-off operation, conventional HEMTs possess a channel populated with electrons at zero gate voltage making them normally-on. By implanting fluorine below the channel, normally-off operation can be achieved. However, at high gate voltages, a drop in the transconductance is obtained due to electron migration from the AlGaN/GaN interface to the insulator/AlGaN interface. In this work, to recover the drop in the transconductance and hence increase the current density, an AlN interlayer is introduced between the AlGaN and GaN layers to block electron migration

142638
17553
12/12/2017

Distributed DC/DC architecture for an LVDC hydrogen production microgrid based on concentrated photovoltaïc sources

K.NEUHAUS, C.ALONSO

ISGE

Affiche/Poster : LIA NextPV annual workshop ( ) 2017 du 11 décembre au 12 décembre 2017, Tokyo (Japon), Décembre 2017, 1p. , N° 17553

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01702956

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Abstract

In the context of the decrease of fossil fuels and ecological transition, hydrogen production has been identified as a solution for storage consuption of renewable energies. High efficiency solar cells can be used in conjunction with solar concentration to further push the limits of photovoltaïc energy production. In order to maximize this production, high precision solar tracking in addition to optimized conversion devices are needed. In this study, a distributed DC/DC architecture is proposed with a Low Voltage DC microgrid, aiming to optimize energy flows between high efficiency concentrated

142574
17589
12/12/2017

ADREAM : Energy Consumption Optimization through Dynamic Simulations for the development of a platform of Intelligent Energy Management

I.PAPAS, C.ECREPONT, C.ALONSO, B.ESTIBALS

ISGE, IDEA

Affiche/Poster : LIA NextPV annual workshop ( ) 2017 du 11 décembre au 12 décembre 2017, Tokyo (Japon), Décembre 2017, 1p. , N° 17589

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01703407

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142755
17526
08/12/2017

Dimensionnement et gestion optimaux d'éléments de stockage pour le déploiement de sources renouvelables, réalisation d'un micro-réseau LVDC

J.DULOUT

ISGE

Doctorat : Université de Toulouse III - Paul Sabatier, 8 Décembre 2017, 158p., Président: M.BAFLEUR, Rapporteurs: M.ALONSO, J.M.VINASSA, Examinateurs: C.E.CARREJO GONZALEZ, Directeurs de thèse: C.ALONSO, B.JAMMES , N° 17526

Lien : https://hal.laas.fr/tel-01719288

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Abstract

Because of our global high consumption of fossil fuels, these resources are becoming scarce and the environmental equilibrium of the Earth is endangered. Other energy sources are developed in order to build a new diversified and decarbonised energy mix. For example, in an urban context, the solar photovoltaic system has many assets such as the decentralized production of electricity, easy integration in buildings, transportation losses reduction, no sound during production, low environmental impact, etc. However, the production of this energy source is highly varying, difficult to predict (several timescales, from the cloud shadows to seasonal meteorological variations) and not correlated across time with our consumption needs. In order to enable a massive penetration of renewable energy sources in our conventional grid, the use of energy storage systems (e.g. electrochemical storage) seems a promising solution, taking into account the costs, supply security, technological maturity and ease of set up. Hence, new microgrids constituted by decentralized energy sources and energy storage systems have been developed in order to replace or complement the main centralized grid by ensuring some support functions (i.e. enhancement of the grid stability, black-start operation, replacement of diesel generators, etc.). The consumers become actors able to inject a part of all their surplus energy to the main grid, if the operation is accepted by the transmission system operator. A new business model is to define, especially in the case of putting a valuation on the functions that can help the main grid. During this thesis, several years of data from production and consumption of a photovoltaic building have been analysed in order to define the operating profile of an energy storage system that ensures the equilibrium of the microgrid. A behavioural model taking into account the ageing has been made for three storage technologies: lead-acid batteries, lithium-ion batteries, and supercapacitors. It enables the optimal sizing, the hybrid association of storage systems, and the optimal energy management of the microgrid. Several criteria assessing the operation of microgrids have been studied (e.g. annual cost of the storage system, self-consumption rate, loss of load probability, etc.). A multi-objective methodology, based on Pareto optimality, has been developed in order to optimize economic, environmental, and autonomy aspects. A low voltage DC prototype of some kilowatts has been developed for validating the different concepts presented in this thesis.

Résumé

La forte consommation des énergies fossiles au niveau mondial entraine une raréfaction de ces ressources et met en danger l’équilibre environnemental global du fait de la pollution qu’elle engendre. D’autres sources d’énergie dites renouvelables se développent afin de proposer un mix énergétique très diversifié et progressivement décarboné. Par exemple, dans un contexte urbain, le solaire photovoltaïque présente de nombreux atouts comme la possibilité de produire de l’électricité de façon décentralisée, l’intégration aisée dans les bâtiments et infrastructures publiques, la réduction des pertes liées au transport de l’électricité, pas de pollution sonore, pas ou peu d’impact sur l’écosystème environnant, etc. Cependant, cette source est très intermittente et difficilement prédictible (diverses échelles de temps liées au passage de nuages, cycle diurne ou cycle saisonnier) et doit être implantée dans des endroits sans ombrage d’infrastructure pour assurer la meilleure production et durée de vie. De plus, sa production n’est généralement pas temporellement en phase avec des profils de consommation de type résidentiel ou tertiaire. Afin de répondre à la problématique d’intégration des énergies renouvelables dans nos réseaux électriques conventionnels, l’usage de moyens de stockage, par exemple de type électrochimique, semble aujourd’hui la meilleure solution, en considérant le coût, la sécurité d’approvisionnement, la maturité technologique et la facilité de mise en oeuvre. Ainsi, de nouveaux micro-réseaux constitués de sources décentralisées et d’éléments de stockage apparaissent en concurrence du réseau centralisé conventionnel ou en complément de ce dernier afin d’atteindre de nouveaux objectifs (stabilité accrue du réseau, mode isolé de secours en cas de panne avec possibilité d’aider le redémarrage du réseau principal, remplacement de générateurs diesel auxiliaires, etc.). Parmi les grandes transformations actuelles, les consommateurs de plus en plus acteurs et peuvent injecter tout ou partie du surplus d’énergie produit vers le réseau ou choisir de consommer de l’énergie du réseau selon leurs souhaits. Un nouveau modèle économique se dessine avec la possibilité de voir apparaître de nouvelles tarifications de l’électricité notamment liées aux prestations assurant une plus grande robustesse du réseau. Durant cette thèse, plusieurs années de données de production et de consommation d’un bâtiment photovoltaïque ont été analysées pour définir les contraintes imposées à l’unité de stockage assurant l’équilibre du micro-réseau électrique. Un modèle de performance et de vieillissement a été élaboré pour trois technologies de stockage: batteries plomb-acide, batteries lithium-ion et supercondensateurs. Celui-ci permet le dimensionnement, l’association d’éléments de stockage et la gestion optimale des flux énergétiques au sein du micro-réseau. Divers critères permettant d’évaluer le fonctionnement des micro-réseaux ont également été étudiés comme le coût annuel de l’unité de stockage, le taux d’autoconsommation de l’énergie photovoltaïque, la quantité d’énergie qui n’a pas été fournie au consommateur, etc. Une approche multi-objective, basée sur le concept d’optimum de Pareto, a été mise en oeuvre afin d’optimiser les aspects économique, environnemental et d’autonomie de fonctionnement des futurs réseaux électriques distribués. Un démonstrateur basse tension continue de quelques kilowatts a été développé pour valider les différents points étudiés dans cette thèse.

Mots-Clés / Keywords
Micro-réseau; Éléments de stockage; Gestion d’énergie électrique; Dimensionnement optimal; Commande bus DC; Modélisation de batteries et supercondensateurs; Microgrid; Energy storage systems; Energy management; Optimal sizing; DC bus control; Batteries and supercapacitors modelling;

142455
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