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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Handy Fortin Blanchette


PLAN DE COURS

Automne 2021
ENR830 : Convertisseurs d'énergie (3 crédits)





Préalables
Aucun préalable requis




Descriptif du cours

Au terme de ce cours l’étudiant sera en mesure :

  • de distinguer divers convertisseurs associés aux différentes sources d’énergies renouvelables;
  • d’analyser le fonctionnement des convertisseurs statiques relié aux sources d’énergies renouvelables;
  • d’analyser le fonctionnement des convertisseurs statiques s’interfaçant au réseau électrique;
  • d’appliquer des techniques de commande pour l’optimisation du transfert d’énergie à partir des sources renouvelables.

Différentes formes d’énergie électriques issues des sources renouvelables. Différents convertisseurs statiques constituant l’interface avec les sources d’énergies renouvelables. Hacheurs post régulateurs réversibles et non réversibles. Redresseurs actifs monophasés et triphasés. Fonctionnement des convertisseurs en mode îloté et en mode connecté au réseau. Convertisseurs statiques constituant l’interface avec le réseau électrique. Convertisseurs monophasés et triphasés. Convertisseurs multi-niveaux. Fonctionnement des convertisseurs avec un réseau équilibré et déséquilibré. Techniques de synchronisation sur le réseau. Modélisation et techniques de commande des convertisseurs multi-niveaux : fonctionnement à puissance constante et à courant constant. Interférences électromagnétiques générées par les convertisseurs sur le réseau électrique.

Séances des travaux pratiques : simulation des convertisseurs interface sources d’énergie. Simulation des convertisseurs interface réseau électrique. Simulation de système de conversion en mode îloté et en mode connecté au réseau. Expérimentation en mode redresseur et en mode injection de l’énergie dans le réseau.




Objectifs du cours

Le cours a pour objectif de permettre à l’étudiant d’acquérir les connaissances nécessaires à l’étude et à la conception des convertisseurs statiques type électronique de puissance et leurs applications à la conversion et l’adaptation de l’énergie provenant des sources renouvelables. À la fin du cours, l’étudiant sera en mesure de :

 

  1. Analyser le fonctionnement des convertisseurs statiques appliqués aux sources d’énergies renouvelables.
  2. Calculer les gains et assurer la stabilité des convertisseurs.
  3. Analyser les redresseurs actifs dans le référentiel qd0
  4. Comprendre le comportement fréquentiel des éléments passifs des convertisseurs ainsi que les étapes de fabrication.



Stratégies pédagogiques

a) Le cours est offert en format hybride. Ceci signifie que tous les concepts peuvent être étudiés en mode asynchrone, que ce soit par une séance de cours pré-enregistré ou par des capsules vidéo qui sont déjà disponibles sur le site Moodle du cours. La séance de cours sera utilisée pour rappeler les concepts, faire des exemples d'application et répondre aux questions. Des précisions sur les activités seront fournies tout au long de la session afin de maintenir une synchronicité. 

b) Réalisation de travaux pratiques sur Matlab de façon à mettre en œuvre les notions théoriques et les techniques d'analyse exposées en classe.

 




Utilisation d’appareils électroniques

Aucun.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mercredi 18:00 - 21:30 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Handy Fortin Blanchette Activité de cours Handy.Fortin-Blanchette@etsmtl.ca A-2760



Cours

Semaine 1 (E1)          (Mercredi 1 septembre)

Revue sommaire du principe de la conversion de l’énergie par découpage. Modélisation en régime permanent des convertisseurs CC/CC basée sur l’approche de la balance du volt-seconde.

Semaine 2 (E2)          (Mercredi 8 septembre)

Principe du transformateur CC. Modélisation des convertisseurs CC/CC sous forme de circuit équivalent.

Semaine 3 (E3)          (Mercredi 15 septembre)

Modélisation petits signaux des convertisseurs CC/CC par perturbation et linéarisation.

Semaine 4 (E4)          (Mercredi 22 septembre)

Dérivation des fonctions de transfert des convertisseurs CC/CC par injection petit signal à l’aide de Matlab-Simulink. Analyse des diagrammes de Bode des fonctions de transfert entrée/sortie, commande/sortie.

Semaine 5 (E5)           (Mercredi 29 septembre)

Commande en boucle fermée des convertisseurs. Révision du théorème de Nyquist. Révision des concepts de marge de gain et marge de phase. Conception de régulateurs par algèbre graphique (Algebra on the graph)   

Semaine 6 (E6)           (Mercredi 6 octobre)

Analyse de l’effet des perturbations sur les convertisseurs CC en boucle fermée.Dérivation du rapport de conversion CC en régime discontinu.

Semaine 7 (E7)            (Mercredi 13 octobre)

Examen de mi-session.

Semaine 8 (E8)            (Mercredi 20 octobre)

Dimensionnement et modélisation des convertisseur CC/CA monophasés. Dimensionnement du filtre LCL et étude du principe de commande.

        Semaine 9 (E9)            (Mercredi 27 octobre)

Principe de changement de référentiel (abc à qd0 et qd0 à abc). Modélisation du redressement actif triphasé dans le référentiel qd0. 

        Semaine 10 (E10)       (Mercredi 10 novembre)

Commande des redresseurs actifs triphasés en boucle fermée. Application du découplage entre les axes q et d. Calcul du point d’opération théorique du redresseur actif.

Semaine 11 (E11)        (Mercredi 17 novembre)

Modélisation des systèmes mécaniques en rotation (régime transitoire et permanent.) Étude des caractéristiques couple-vitesse des éoliennes.

Semaine 12 (E12)        (Mercredi 24 novembre)

Principe de fonctionnement et modélisation de la MSAP. Transformation des équations du modèle dans qd0. Étude de la commande vectorielle de la machine synchrone à aimant permanent (MSAP).

Semaine 13 (E13)        (Mercredi 01 décembre)

Exemples d'application de la MSAP. Présentation des techniques de fabrication des convertisseurs de puissance. Caractéristiques des éléments passifs à haute fréquence, concept de bruit électromagnétique conduit.




Laboratoires et travaux pratiques

1. TRAVAUX PRATIQUES

  1.  Travail pratique 1 - Modélisation d'un convertisseur CC/CC branché à des cellules photovoltaïques.
  2.  Travail pratique 2 - Contrôle en boucle fermée du convertisseur CC/CC photovoltaïque
  3. Travail pratique 3 - Convertisseur photovoltaïque relié au réseau électrique par un convertisseur CC/CA

 

       Outils de simulation : Simulink et SimPowerSystems de Matlab..




Évaluation
Travail pratique 1 : 15%
Travail pratique 2 :  10%
Travail pratique 3 : 15%
Examen de mi-session: 30%
Examen de fin de session: 30%



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 13 octobre 2021



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Les pénalités suivantes s'appliquent pour la remise d'un travail en retard sans motifs valables. 

Un jour de retard : -25%

 

Deux jours de retard : -50%

 

Trois jours et plus de retard : 0%

 

Tous les travaux/devoirs devront être remis via le site Moodle en format PDF. Les copies papier ne seront pas considérées. Les dates de remise seront précisées durant la session.




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur de département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Les notes de cours et les énoncés des projets sont disponibles sur le site Moodle du cours ENR830. Également, chaque cours comporte des capsules explicatives des notes de cours. Ces capsules peuvent être consultées en tout temps.




Ouvrages de références

R. W. Erickson, D. Maksimovic, Fundamental of power electronics second edition.

 




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca/