Axe : Machines, Convertisseurs de puissance et Réseaux électriques

Cet axe s’attache à apporter des réponses à la mobilité électrique et la production d’électricité durable afin de minimiser l’impact environnemental, enjeux au cœur du pôle phare MEDEE (pôle régional reconnu), du Contrat Plan Etat Région (CPER) «CE2I», et de l’Axe « courant fort » de SRI-SI.

Ces travaux scientifiques constituent une contribution importante au Hub « Science for a Changing Planet » du projet I-SITE ULNE (Université Lille Nord-Europe) ainsi qu’aux nouveaux modèles économiques et sociétaux au centre des cinq piliers de la troisième révolution industrielle (« REV3 ») de la région Hauts-de-France.

Au sein de la politique de la recherche de Centrale Lille, cet axe s’inscrit dans les enjeux : « Energie propre, sûre et efficace« ,  « Transports intelligents verts et intégrés » et « Mobilité et systèmes urbains durables« .

Les travaux portent sur trois thématiques :

• L’amélioration de l’efficacité énergétique des systèmes électriques est traitée par une conception systémique par optimisation multi-physique et multi-objectif en intégrant l’environnement (cycle de fonctionnement) avec des réalisations portant sur des générateurs électriques (notamment éoliens) et la motorisation (minimisation des consommations énergétiques des véhicules électriques). Les approches multi-physiques visent à minimiser les impacts environnementaux, notamment par rapport aux bruits et vibrations des machines électriques.
• Le développement de nouveaux convertisseurs électroniques propres et économes repose sur une approche globale de conception des structures mais aussi sur de nouvelles structures autour des réseaux de Haute Tension Continue (HVDC), ainsi que sur la montée en fréquence des convertisseurs à semi-conducteurs et à leurs choix de conception.
• La contribution à l’arrivée massive d’électricité intermittente provenant d’énergie renouvelable s’appuie sur 2 aspects : l’intégration croissante de l’électronique de puissance dans les réseaux alternatifs et le développement de nouvelles méthodes de gestion énergétique des réseaux électriques en vue de leur exploitation optimale qui sont à imaginer en utilisant des nouvelles flexibilités de façon à augmenter la commandabilité et l’agilité des interactions énergétiques.

Les enjeux à 5 ans portent sur :

• L’intégration croissante de l’électronique de puissance (évolution des matériaux et des technologies d’intégration, nouveaux composants semi-conducteur) et le développement de nouvelles structures Haute Tension (connexion des énergies renouvelables, liaison à courant continu) dans les réseaux étant donné les conséquences sur leur comportement et leur gestion,
• Le développement de nouveaux principes de modélisation et de commande de réseaux hybrides comprenant des systèmes électromécaniques et de l’électronique de puissance ainsi que d’une supervision des réseaux électriques plus intelligente (Smart grid) permettant le contrôle, la coordination et la mise en œuvre de nouvelles technologies telles que la production d’électricité dynamiquement contrôlable (notamment à base d’énergie renouvelable), le stockage, les charges contrôlables (véhicules électriques, …),
• L’optimisation de systèmes complexes et multi-physiques ainsi que l’évaluation de la qualité d’une solution optimisée versus le temps de calcul nécessaire à la résolution d’un modèle adapté intégrant les incertitudes

Du point de vue expérimental, les recherches s’appuient sur la plateforme « EPM Lab » (Electricity and Power Management Laboratory) du L2EP (Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique de puissance) située chez notre partenaire Arts et Métiers ParisTech et de la plate-forme logicielle « code_Carmel Sophémis » qui constituent des vitrines en termes de capitalisation. Les chercheurs impliqués sont issus du L2EP  et organisés en équipes : « Outils et Méthodes Numériques », « Réseaux électriques » et « Electronique de Puissance ».