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Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes

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789documents trouvés

17387
23/10/2017

Diamond Schottky diodes operating at 473 K

R.MONFLIER, K.ISOIRD, A.CAZARRE, J.TASSELLI, A.SERVEL, J.ACHARD, D.EON, M.J.VALDIVIA BIRNBAUM

ISGE, S4M, LCIP2, IBS, LSPM, NEEL

Revue Scientifique : EPE Journal, Octobre 2017, DOI 10.1080/09398368.2017.1388625 , N° 17387

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01618095

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Abstract

In this paper, we present current-voltage characteristics of vertical and pseudo-vertical Diamond Schottky diodes operating up to 473 K. The functionality rate is greater than 75% for each samples. For vertical diodes, current density at 473 K reaches 488 A/cm², while it is greater than 1000 A/cm² for pseudo-vertical diodes. Under reverse bias, the leakage current is less than 10−7 A/cm² at 50 V for all functional diodes. However, the high barrier height and high non-ideality factor observed are probably caused by high charges at the Diamond/Schottky contact interface. This article emphasizes the high reproducibility of the characteristics and the functionality rate at 473 K.

141323
17392
06/09/2017

Study of photovoltaic system integration in microgrids through real-time modeling and emulation of its components using HiLeS

A.GUTIERREZ GALEANO

ISGE

Doctorat : Université de Toulouse III - Paul Sabatier, 6 Septembre 2017, 213p., Président: G.GARCIA, Rapporteurs: R.CASALLAS GUTIERREZ, J.J.RODRIGUEZ ANDINA, Examinateurs: C.CARREJO, O.LOPEZ SANTOS, Directeurs de thèse: C.ALONSO, F.JIMENEZ, Co-encadrant de thèse: M.BRESSAN , N° 17392

Lien : https://hal.laas.fr/tel-01629204

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Résumé

L’intégration actuelle des systèmes photovoltaïques dans les systèmes d’alimentation conventionnels a montré une croissance importante, ce qui a favorisé l’expansion rapide des micro-réseaux du terme anglais microgrid. Cette intégration a cependant augmenté la complexité du système d’alimentation qui a conduit à de nouveaux défis de recherche. Certains de ces défis de recherche encouragent le développement d’approches de modélisation innovantes en temps réel capables de faire face à cette complexité croissante. Dans ce contexte, une méthodologie innovante est proposée et basée sur les composants pour la modélisation et l’émulation de systèmes photovoltaïques en temps réel intégrés aux microgrids. L’approche de modélisation proposée peut utiliser le langage de modélisation des systèmes (SysML) pour décrire la structure et le comportement des systèmes photovoltaïques intégrés en tenant compte de leurs caractéristiques multidisciplinaires. De plus, cette étude présente le cadre de spécification de haut niveau des systèmes embarqués (HiLeS) pour transformer les modèles SysML développés en code source destinés à configurer le matériel intégré. Cette caractéristique de la génération automatique de code permet de profiter de dispositifs avec un haut degré d’adaptabilité et de performances de traitement. Cette méthodologie basée sur HiLeS et SysML est axée sur l’étude des systèmes photovoltaïques partiellement ombragés ainsi que des architectures flexibles en électronique de puissance en raison de leur influence sur les microgrids actuels. En outre, cette perspective de recherche est utilisée pour évaluer les stratégies de contrôle et de supervision dans les conditions normales et de défauts. Ce travail représente la première étape pour développer une approche innovante en temps réel pour modéliser et émuler des systèmes photovoltaïques complexes en tenant compte des propriétés de modularité, de haut degré d’évolutivité et des conditions de travail non uniformes. Les résultats expérimentaux et analytiques valident la méthodologie proposée.

Abstract

Nowadays, the integration of photovoltaic systems into electrical grids is encouraging the expansion of microgrids. However, this integration has also increased the power system complexity leading to new research challenges. Some of these research challenges require the development of innovative modeling approaches able to deal with this increasing complexity. Therefore, this thesis is intended to contribute with an innovative methodology component-based for modeling and emulating in real-time photovoltaic systems integrated to microgrids. The proposed modeling approach uses the Systems Modeling Language (SysML) to describe the structure and behavior of integrated photovoltaic systems. In addition, this study presents the High Level Specification of Embedded Systems (HiLeS) to transform automatically the developed SysML models in embedded code and Petri nets. These characteristics of automatic code generation and design based on Petri nets allow taking advantage of FPGAs for application of real-time emulation of photovoltaic systems. This dissertation is focused on partially shaded photovoltaic systems and flexible power electronics architectures because of their relevant influence on current microgrids. Furthermore, this research perspective is intended to evaluate control and supervision strategies in normal and fault conditions. This work represents the first step to develop an innovative real-time approach to model and emulate complex photovoltaic systems considering properties of modularity, high degree of scalability, and non-uniform working conditions. Finally, experimental and analytical results validate the proposed methodology.

Mots-Clés / Keywords
FPGA; HiLes; Microgrid; Ombragé partiel; Photovoltaïque;

141333
17294
01/09/2017

Multiobjective optimal design of Light Emitting Diode (LED) lightings

J.DULOUT, B.JAMMES, L.SEGUIER, A.BARROSO, P.DUPUIS, G.ZISSIS, C.ALONSO

ISGE, I2C, LAPLACE

Rapport LAAS N°17294, Septembre 2017, 9p.

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01575731

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Abstract

In this paper, a Pareto multiobjective optimization is performed to design new luminaires, finding the optimal forward current, number of LEDs and proper heatsink by taking into account the cost, the energy consumption and the impact on the environment (life cycle analysis from cradle to grave). Three commercialized white LEDs have been studied and modelled in terms of optical, electrical, thermal and aging performances. The multiobjective methodology is also applied to other lamps (incandescent, halogen, fluorescent), indicating that LED lighting has a great potential of energy and cost savings with a minimization of environmental impacts on the long run.

140785
17275
08/07/2017

Radiated suceptibility investigation of electronic board from near field scan method

N.LACRAMPE, S.SERPAUD, A.BOYER, S.TRAN

ISGE, Nexio, Toulouse, ESE, Airbus Operations

Manifestation avec acte : International Workshop on Electromagnetic Compatibility of Integrated Circuits ( EMC Compo ) 2017 du 04 juillet au 08 juillet 2017, St Petersbourg (Russie), Juillet 2017, pp.125-130 , N° 17275

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01574389

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Abstract

This paper aims at studying the near field measurement method in immunity to investigate the robustness of components and electronic boards. An ARINC receiver is used as case study. The experimental setup , the probe calibration method and the experimental results are presented. Investigation method and results are discussed and compared to normative measurement method like TEM cell measurement.

140660
17223
06/07/2017

Optimal scheduling of a battery-based energy storage system for a microgrid with high penetration of renewable sources

J.DULOUT, A.LUNA, A.ANVARI-MOGHADDAM, C.ALONSO, J.GUERRERO, B.JAMMES

ISGE, Aalborg

Manifestation avec acte : ELECTRIMACS ( ) 2017 du 04 juillet au 06 juillet 2017, Toulouse (France), Juillet 2017, 6p. , N° 17223

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01533070

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Abstract

A new scheduling method is proposed to manage efficiently the integration of renewable sources in microgrids (MGs) with energy storage systems (ESSs). The purpose of this work is to take into account the main stress factors influencing the ageing mechanisms of a battery energy storage system (BESS) in order to make an optimal dispatch of resources in the microgrid and enhance the storage system lifetime while minimizing the cost of electric consumption. The load demand and generation profiles are derived from the analysis of consumption and renewable production (solar photovoltaic sources and wind turbines) of the Western Denmark electric grid. Thus, the proposed microgrid is mainly fed by renewable sources and few electricity is coming from the main grid (which helps operating costs minimization). In this respect, a cost analysis is performed to find the optimal hourly power output of the BESS as well as the purchased electricity from the utility.

140478
17178
06/07/2017

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

J.DULOUT, C.ALONSO, L.SEGUIER, B.JAMMES

ISGE, I2C

Manifestation avec acte : ELECTRIMACS ( ) 2017 du 04 juillet au 06 juillet 2017, Toulouse (France), Juillet 2017, 6p. , N° 17178

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01526247

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Abstract

In 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.

140303
17287
05/07/2017

Atypical properties of FIB-patterned RuOx nanosupercapacitors

A.FERRIS, B.REIG, A.EDDARIR, J.F.PIERSON, S.GARBARINO, D.GUAY, D.PECH

ISGE, TEAM, IJL, INRS, Québec

Revue Scientifique : ACS Energy Letters, Vol.2, N°8, pp.1734-1739, Juillet 2017 , N° 17287

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Abstract

Small-scale electrochemical capacitors, also called microsupercapacitors, have been the subject of intense research in the past few years as miniaturized energy storage components for modern electronics. Although numerous microfabrication processes have been successfully assessed to achieve low-profile supercapacitors with submillimeter-scale features, several advances still need to be made in their performance characteristics to become industrially viable components. Here we report the occurrence of unexpected properties of on-chip supercapacitors when reducing interelectrode spacing down to the nanometer scale. An ultrahigh power concomitant with a high capacitance and energy density, an unforeseeable extended cell voltage, and an impressive lifetime were obtained at such small dimensions with a focused ion beam (FIB)-patterned nanosupercapacitor based on RuOx pseudocapacitive material. The scaling relationship between miniaturized supercapacitors and electrochemical responses leads to valuable understanding of electrode reactions and rate-limiting steps. This finding offers new opportunities in the design of integrated energy storage devices with improved properties.

140775
17121
27/06/2017

Optimal sizing of a lithium battery energy storage system for grid-connected photovoltaic systems

J.DULOUT, A.ANVARI-MOGHADDAM, A.LUNA, B.JAMMES, C.ALONSO, J.GUERRERO

ISGE, Aalborg

Manifestation avec acte : International Conference on DC Microgrids ( ICDCM ) 2017 du 27 avril au 29 avril 2017, Nuremberg (Allemagne), Juin 2017, 6p. , N° 17121

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01516972

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Abstract

This paper proposes a system analysis focused on finding the optimal operating conditions (nominal capacity, cycle depth, current rate, state of charge level) of a lithium battery energy storage system. The purpose of this work is to minimize the cost of the storage system in a renewable DC microgrid. Thus, main stress factors influencing both battery lifetime (calendar and cycling) and performances are described and modelled. Power and energy requirements are also discussed through a probabilistic analysis on some years of real data from the ADREAM photovoltaic building of the LAAS-CNRS in Toulouse, FRANCE.

139775
17117
05/05/2017

Nouveaux types d’électrodes pour les microsupercondensateurs

D.PECH, C.LETHIEN, T.BROUSSE

ISGE, IEMN Villeneuve, INM, Nantes

Revue Scientifique : Techniques de l'Ingénieur, Vol.RE 180, 30p., Mai 2017 , N° 17117

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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. Cet article traite des nouveaux types d’électrodes de microsupercondensateurs, des filières technologiques pour les intégrer au sein du microdispositif et des performances de ces électrodes. Il est notamment question de l’utilisation d’électrodes tridimensionnelles pour accroître leur densité d’énergie surfacique.

139757
17135
04/05/2017

Conception et réalisation d'un interrupteur bidirectionnel silicium pour des applications secteur : le transistor BipAC

H.RIZK

ISGE

Doctorat : Université de Toulouse III - Paul Sabatier, 4 Mai 2017, 186p., Président: F.RICHARDEAU, Rapporteurs: Z.KHATIR, S.LEFEBVRE, Examinateurs: M.BREIL-DUPUY, L.THEOLIER, Directeurs de thèse: F.MORANCHO, A.BOURENANNE , N° 17135

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140053
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