CMI H3E 4ème année Parcours EE

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• Modélisation et commande des systèmes dynamiques : Modélisation et identification des systèmes dynamiques, Analyse de la réponse des systèmes dynamiques (stabilité, temps de réponse, précision et amortissement), Analyse dans l'espace d'état des systèmes dynamiques (stabilité interne, commandabilité, et observabilité), Extension aux systèmes multivariables, Synthèse d'observateur (e.g., observateur de Luenberger), Placement de pôles par retour d'état (Principe de séparation), Notions de commande optimale et de contrôleur robuste, Traitement des non-linéarités dans les systèmes dynamiques;                                                

• Commande des systèmes échantillonnés : Introduction aux systèmes échantillonnés et aux systèmes numériques, Description de l'échantillonnage du signal, transformée en z, fonction de transfert échantillonnée d'un système, Étude de la stabilité et des performances des systèmes échantillonnées, Modélisation et analyse dans l'espace d'état, Synthèse des correcteurs pour les asservissements numériques par la correction du signal d'erreur ou par placement de pôles.                                               

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• Contexte environnemental et économique;

• Principes de base des systèmes de transport;

• Le moteur à combustion interne;

• Les véhicules électriques;

• Les véhicules hybrides;

• Les véhicules à hydrogène;

• Module en mode projet : réalisation d'un projet avec planning et livrables sur un cas d'étude.

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• Étude du principe de fonctionnement et de la technologies des centrales de production d'électricité conventionnelles  : centrale à flamme, turbine à gaz et cycle combiné, nucléaire;

• Étude du principe de fonctionnement et de la technologies des sources d'énergie renouvelables : hydroélectricité, panneaux photovoltaïques, éoliennes, centrales de production d'électricité conventionnelles (centrale à flamme, turbine à gaz et cycle combiné, nucléaire);

• Problématiques économique et environnementale des systèmes de production d'électricité.

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• Machine synchrone à pôles lisses ou saillants : Modélisation, choix du repère de Park, équations de fonctionnement suivant les axes d et q, diagramme des tensions, couple en fonction du décalage angulaire et stabilité avec incidence des amortisseurs, comportement en régime saturé et diagrammes de Potier et de Blondel, essais pertes et rendement, comportement sur une charge dissymétrique;

• Machine asynchrone : Mise en équations, choix du référentiel et équations de fonctionnement suivant les différents repères, équations de fonctionnement en grandeurs complexes, schémas équivalents et bilan des puissances, couple en fonction du glissement et incidence de la résistance statorique, fonctionnement à fréquence et tension respectivement constantes et variables, fonctionnement à flux constant, principe du contrôle vectoriel, essais, pertes, diagramme en courant normalisé, moteur à cage et à double cage, fonctionnement en monophasé;

• Moteur synchrone autopiloté : Principe du pilotage en fonction de la position du rotor, machines à répartition de champ sinusoïdale ou trapézoïdale, différentes alimentations, moteurs sans balais, ondulations de couple et réglage du fonctionnement, avantages et approche économique;

• Moteurs à réluctance variable : Principe, avantages et limites, conditions sur les nombres de dents et de pôles, moteurs hybrides, avantages et inconvénients, alimentation à fréquence variable et en autopiloté, fonctionnement en moteur pas à pas.

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• Connaissance et compréhension approfondie des différents convertisseurs statiques (redresseurs, hacheurs, onduleurs, gradateurs...);
• Dernières évolutions technologiques de ces convertisseurs (structures multiniveaux, entrelacement, structures isolées);

• Synthèse d'une structure de conversion électronique d'énergie v/v d'un cahier des charges spécifié;

• Approche globale de conception d'un système complexe (composants électronique, structure de conversion d'énergie, commande, aspects temps réel...), en réponse à un cahier des charges;

• Connaître les structures de conversion électronique d'énergie utilisées pour la variation de vitesse des moteurs à courant continu et des moteurs alternatifs;

• Savoir commander une structure électronique de conversion d'énergie.                   

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• Connaissance approfondie des systèmes conventionnels de stockage électrochimique d'énergie électrique (i.e., accumulateurs électrochimiques);
• Connaissance approfondie des systèmes de stockage électrostatique d'énergie électrique (i.e., supercondensateurs);
• Connaissance approfondie des systèmes de stockage d'énergie électrique à base d'hydrogène-énergie (i.e., association électrolyseur/stockage H2/Pile à combustible);
• Connaissance approfondie des autres stockeurs d'énergie électrique (i.e., SMES, STEP, CAES, stockage inertiel...);
• Hybridation des systèmes de stockage d'énergie.                                               

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• Les sujets de projets tuteurés sont donnés par des enseignants chercheurs ou des chercheurs ainsi que par des ingénieurs ou des industriels;

• Ils sont en phases avec les activités de recherches des laboratoires d'appui et des attentes industrielles;

• Les sujets abordés doivent permettre la mise en oeuvre expérimentale et/ou de la simulation;

• Les projets communs entre le parcours EE et ITE sont menés en équipe de 2 à 8 étudiants.

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Elément 1 Pile à combustible :   différentes technologies, thermodynamique, électrochimie et transfert de masse pour les piles à combustibles, courbe de polarisation, rendement, calculs de base pour les PEMFC et SOFC

Elément2  Filières énergétiques  :   les différentes filières :  actuelles (fossiles, nucléaire, hydraulique) et  alternatives (renouvelables, H2), méthodes d'estimation des ressources et chiffres clés    

Elément 3  Thermique des machines électriques :  Transferts conductifs stationnaires et instationnaires (Biot < 0,1), Matériaux anisotropes des machines tournantes  (bobinages et tôles magnétiques),  sources de chaleur internes des moteurs électriques (Joule, fer, supplémentaires, frictions, mécaniques, aérauliques), quantification et localisation, Problèmes spécifiques de l'entrefer et des espaces fluidiques en bout de machines,  modélisation thermique des machines électriques (DF et méthode nodale) : discrétisation des structures,  «équivalence thermique-électrique, advection, réseaux nodaux, conditions aux limites de Dirichlet, CL de Neumann homogènes et hétérogènes, simplification des structures 2D et 3D, résolutions directes et par Range-Kutta                                                                                                                                                                                                                                      

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• The different sources: current (fossil, nuclear, hydraulic) and alternative (renewable, H₂), methods for estimating resources and key figures.
• Les différentes filières :  actuelles (fossiles, nucléaire, hydraulique) et  alternatives (renouvelables, H₂), méthodes d'estimation des ressources et chiffres clés  

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Different technologies, thermodynamics, electrochemistry and mass transfer for fuel cells, polarization curve, efficiency, basic calculations for PEMFC and SOFC

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Différentes technologies, thermodynamique, électrochimie et transfert de masse pour les piles à combustibles, courbe de polarisation, rendement, calculs de base pour les PEMFC et SOFC                                                                                                                                                                                                                                                      
                                                                                                                                                                                                    

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Electrical machines have broadly been used in many industries including the transportation industry. Electrical machines with higher power density and higher efficiency are demanded and, thus, more stringent thermal management requirements are needed for electrified vehicle applications. Design considerations, challenges, and methods for enhanced thermal management concern this course. Fundamental thermal properties of common materials are presented and sources of losses in various parts of machines are explained. Furthermore, typical cooling techniques and thermal analysis approaches for electrical machines are reviewed in detail.

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• Les sujets de projets tuteurés sont donnés par des enseignants chercheurs ou des chercheurs ainsi que par des ingénieurs ou des industriels;

• Ils sont en phases avec les activités de recherches des laboratoires d'appui et des attentes industrielles;

• Les sujets abordés doivent permettre la mise en œuvre expérimentale et/ou de la simulation;

• Les projets commun entre le parcours EE et ITE sont menés en équipe de 2 à 8 étudiants.

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Energy conversion and energy efficiency:

• different sources (fossil fuels, fission and fusion, solar, wind and tidal, geothermal),
• different forms (chemical, nuclear, mechanical, electrical),
• conversion technologies and associated efficiencies,

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Energy networks: hydrocarbon distribution networks, electrical networks (principles, technologies, losses), heating networks (principles, technologies, losses)

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Energy storage: the need for storage, different technologies (electrochemistry, electrostatics, superconductors, flywheels, gravity storage, thermal storage with and without phase change, compressed air) and key figures

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Anglais usuel, scientifique et technique, s'appuyant sur des thèmes propres à la formation de référence des étudiants (parcours énergie électrique).

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• Maîtriser les composantes de la communication interpersonnelle;

• Transmettre un message avec efficacité, s'adapter au(x) destinataire(s), comprendre la typologie des interlocuteurs, savoir argumenter;

• Identifier des techniques de communication utiles au quotidien;

• Construire la relation (avec le hiérarchique, les collègues, les clients);

• Savoir faire face à des situations relationnelles difficiles;

• Développer son assertivité, optimiser les éléments non verbaux de la communication, valoriser l'image de soi.

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Anglais usuel, scientifique et technique, s'appuyant sur des thèmes propres à la formation de référence des étudiants (parcours énergie électrique).

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Ce cours vise à comprendre le fonctionnement des marchés électriques (formation du prix, rentes infra-marginales, impact de l'introduction des ENR, mécanismes de réserves pour assurer la stabilité du réseau électrique, effacement de la demande, NEBEF, mécanismes de capacités, réglage de la fréquence, etc.) et le lien avec le marché du carbone. L'organisation générale du secteur électrique est expliquée avec les rôles du régulateur, des gestionnaires des réseaux de transport et de distribution, producteurs et fournisseurs d'électricité, agrégateurs, etc. Les origines de l'ouverture à la concurrence du secteur électrique sont expliquées en faisant appel aux notions d'économies d'échelle, de monopole naturel et à l'évolution des technologies et des coûts dans cette industrie.

Une part importante du cours est également dédiée à expliquer comment fonctionne le marché européen du carbone, quels sont les déterminants qui permettent d'expliquer la formation du prix du carbone et quelles sont stratégies des producteurs d'électricité pour réduire leurs émissions de CO₂ en réponse au prix du carbone (inversion dans l'ordre d'appel des centrales, co-combustion de bois dans le centrales charbon, d'hydrogène dans les centrales gaz, etc.).

De nombreux exercices d'illustration sont proposés aux étudiants pour calculer le prix de l'électricité à différentes heures, les rentes, la rémunération des opérateurs d'ENR bénéficiant de divers mécanismes de soutien (feed-in tariffs, contrats pour la différence, certificats verts, etc.), etc. Des exercices permettent également de mettre en valeur les stratégies d'abattement des émissions de CO₂ pour des entreprises confrontées à un prix du carbone, avec en particulier le calcul de fuel-switching prices pour les producteurs d'électricité (indicateur très utilisé par les acteurs du secteur électrique et des marchés financiers).

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• Connaître les étapes clés de la conduite de projet;

• Manager un projet et utiliser les outils adaptés : objectifs, acteurs, tâches, responsabilités, moyens matériels, délais et planification, budget, contraintes particulières, évaluation des risques...

• Travailler en équipe projet : constituer l'équipe, coordonner l'avancement du projet, assurer le suivi, collaborer et communiquer, gérer les problématiques projet, s'adapter aux outils spécifiques de l'entreprise,

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L’entreprise est un cours proposé aux étudiants afin d’approfondir leur connaissance du monde de l’entreprise, dans des thématiques en lien avec les secteurs d’activité qui les concerneront.

Une présentation des doctorats en entreprise est aussi organisée.

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