Le système électrique européen peut être décrit par le concept de système intégré, c'est à dire un réseau interconnecté dont l'organisation est découpée par diverses frontières administratives de nature légale, technique ou marchande. Dans ce contexte, l'amélioration de la coordination de l'opération sur ces frontières internes, pour un ensemble donné d'infrastructures, doit permettre une utilisation plus optimale des ressources disponibles.L'analyse économique de ces coordinations transfrontalières et du processus d'amélioration en cours en Europe en 2012 permet d'une part de tirer les enseignements de cette expérience et d'autre part de soutenir le processus d'amélioration en contribuant à la compréhension des enjeux par les acteurs. Pour cela, l'étude propose tout d'abord une synthèse sur la gestion du système électrique qui définit l'objet d'étude. Puis, le deuxième chapitre détaille une analyse fonctionnelle des mécanismes de coordination. Cette analyse permet de faire le lien avec des aspects techniques qui conditionnent l'organisation économique. Le troisième chapitre porte sur les méthodes d'évaluation des bénéfices, des coûts et des effets redistributifs d'une évolution de la coordination. Les chapitres quatre et cinq abordent ensuite deux angles institutionnels clés. Le premier est le rôle de l'Union Européenne dans l'établissement de règles communes à l'échelle du continent. Le second est la forme institutionnelle de l'engagement des Gestionnaires de Réseau de Transport (GRT) pour le succès de ces mécanismes de coordinations. / The electricity high voltage transmission networks are interconnected over most of the continents but this is not the case of the power system organizations. Indeed, as described with the concept of integrated power system, the organization over these large networks is divided by several kinds of internal borders. In this context, the research object, the cross-border coordination of operation, is a set of coordination arrangements over internal borders between differing regulatory, technical and market designs. These arrangements can include for instance the famous market couplings, some cost-sharing agreements or common security assessments among several other solutions. The existence and improvement of the cross-border coordination of operation can be beneficial to the whole integrated power system. This statement is verified in the European case as in 2012 where several regional and continental coordination arrangements are successfully implemented.In order to benefit from the European experience and contribute to support the European improvement process, this thesis investigates the cross-border coordination of operation in the European case with four angles of study. First, a modular framework is built to describe the existing solutions and the implementation choices from a regulatory point of view. Second, the thesis analyses the tools available to assess the impact of an evolution of the cross-border coordination. Third, the role of the European Union (EU) is described as critical both for the existing arrangements and to support the improvement process. The last angle of study focuses on two dimensions of the economic modes of coordination between transmission system operators.

Ce travail a été effectué sur une expérience de déflexion d'un jet moléculaire par un champ électrique intense et inhomogène. Cette expérience permet de mesurer la polarisabilité et le dipôle électrique de molécules en phase gazeuse. Durant mon travail de thèse, la mise en place et la calibration d'un nouveau système de détection sensible en position, couplé à un spectromètre de masse à temps de vol, ont été réalisées. Une série d'expériences sur des molécules de benzène disubstitué a ensuite été réalisée. Ces mesures ont permis de mieux comprendre les profils de déflexion observés et l'interaction de molécules polaires isolées avec le champ électrique. En particulier, l'importance de la symétrie et du couplage rotation-vibration sur la déflexion du jet a été étudiée et analysée en détail.

Cette thèse étudie les problèmes liés à l'association des principaux composants des réseaux électriques.La nature inductive des éléments à connecter pose des problèmes lors de leur association dans un nœud de connexion commun. Deux solutions sont proposées pour résoudre ce problème et rendre ainsi possible la simulation. Une première solution accepte la présence de causalités dérivées, la deuxième consiste à simplifier les modèles en supprimant localement les régimes dynamiques pour faciliter leur association.La mise en évidence graphique de la causalité dans le modèle global d'un micro réseau à structure variable montre que différentes configurations sont possibles, avec pour chacune un comportement et un fonctionnement différents pour les composants. L'outil bond graph a été choisi pour la modélisation des différents éléments, l'analyse des propriétés des modèles et la conception de lois de commande par modèle inverse à l'aide de la bicausalité. La robustesse de la commande pour le convertisseur d'électronique de puissance est analysée d'une manière classique pour tester ses performances par rapport aux incertitudes paramétriques, en faisant varier la charge connectée au convertisseur. La commande est validée par simulation et de manière expérimentale.

Ce travail s'inscrit dans la problématique de la modélisation numérique des phénomènes électromagnétiques présents dans les machines électriques. Il comporte deux parties. La première partie présente une méthode permettant de ramener, par un raisonnement physique adapté au comportement électromagnétique et à la géométrie de la machine, le problème complet des équations aux dérivées partielles de la magnétostatique, à un problème unidimensionnel. C'est ce que nous avons appelé la méthode de découpage en secteurs qui, tout en demeurant une méthode approchée, tient compte "en moyenne" de la géométrie du domaine et présente l'avantage d'une très grande rapidité d'exécution. La seconde partie porte sur l'analyse de la distribution de la densité de courant dans un conducteur massif de forme quelconque, noyé dans une encoche. Nous utilisons la méthode des éléments finis pour résoudre l'équation d'Helmholtz afin de déterminer numériquement les fonctions propres du Laplacien sur le domaine considéré. Il en résulte une méthode de détermination d'un circuit équivalent valable quels que soient les formes des courants et les profils des barres.

Dans le contexte automobile actuel de réduction des émissions de CO2, une réponse semble être apportée par le véhicule électrique. De nombreuses questions se posent alors, notamment concernant l'autonomie, d'autant plus que le nombre de consommateurs électriques dans les véhicules est en constante augmentation. Il est nécessaire de concevoir un groupe-motopropulseur électrique alliant autonomie et performances en considérant les contraintes de coût auxquelles est confronté tout constructeur.Concernant les outils de conception, très nombreux sont les constructeurs qui s'orientent vers d'autres solutions que la réalisation de prototypes en faisant appel à la simulation numérique dès le début du cycle en V pour optimiser leur prédimensionnement et assurer un gain non négligeable sur les délais et les coûts. Les travaux de thèse s'articulent ainsi autour de deux axes. Une première étape consiste à modéliser le réseau électrique automobile (chaîne de traction, système de confort thermique et réseau 14V) afin de simuler son fonctionnement en régime dynamique. L'aspect dynamique est important : des cartographies de pertes ne peuvent suffire si nous nous intéressons aux performances du véhicule en termes d'accélérations. D'autre part, l'autonomie est impactée de façon non négligeable par cet aspect dynamique.Dans une seconde étape, nous procéderons à l'optimisation du système de puissance. Les critères qui nous intéressent, autonomie et performances, sont antagonistes, ce qui donne lieu à la recherche de " meilleurs " compromis. Nous distinguons l'optimisation des lois de pilotage des organes de l'optimisation de l'architecture, les deux étant menées séquentiellement.

Parmi les procédés de soudage, la simulation numérique du soudage par résistance électrique par points offre l'avantage d'un calcul direct des sources de chaleur par couplage électro-thermique. En revanche, les données nécessaires pour décrire les contacts sont rares et difficiles à mesurer. Comme pour les autres procédés<br />de soudage, la difficulté principale en simulation numérique est la disponibilité de données d'entrée à toutes températures depuis l'ambiante jusqu'au-delà de la fusion. Le couplage des premiers modèles électrothermiques avec des modèles mécaniques permet un bon accord entre expérience et simulation. Une fois qu'un modèle a été validé selon tous les domaines physiques concernés, des résultats comme les cycles thermiques, la taille de soudure ou les contraintes, déformations et état métallurgique résiduels peuvent être utilisés pour mieux comprendre le procédé, pour le piloter ou pour modéliser le comportement des soudures.

Cette thèse traite de la conception de systèmes électromécaniques, en particulier des machines électriques dédiées à des applications de traction. La démarche adoptée allie précision des résultats et réduction du temps de calcul du processus. A cet égard, deux thèmes ont été abordés dans cette thèse. Le premier thème concerne la modélisation de machines électriques et l'utilisation de méthodes semi-numériques. Une architecture de réseau de réluctances est proposée pour analyser les performances de machines à flux axial. Elle permet la prise en compte de l'aspect temporel et la caractéristique non-linéaire des matériaux ferromagnétiques. Des modèles basés sur la méthode des éléments finis ont été établis pour valider les résultats de modélisation. Le faible écart entre modèles numériques et semi-numériques montre le bien fondé des méthodes proposées. Des dimensionnements offrant un compromis entre précision de la solution finale et temps de calcul font l'objet du second thème de la thèse. La technique du Space Mapping est connue pour son efficacité, elle permet d'exploiter à moindre coût un modèle précis. Deux techniques qui en dérivent sont proposées en associant la modélisation par réseau de réluctances et des techniques d'optimisation. La première repose sur la modélisation de l'erreur entre des modèles de précisions différentes par une fonction à bases radiales. La deuxième intègre la correction de l'erreur dans la résolution des réseaux de réluctances en couplant les modèles linéaire et non-linéaire d'une machine électrique.

Au-delà de l'augmentation de la consommation de l'électricité, on observe dans le même temps que les consommations pendant les périodes de pointe deviennent de plus en plus fréquentes et de plus forte intensité. Pour faire face à cette problématique, la présente thèse exploite la flexibilité que peuvent apportée au système électrique les différents usages électriques résidentiels Dans un premier temps, le potentiel des différents équipements pour la gestion de la demande est évalué en termes d'impact sur la consommation et d'appels de puissance caractéristiques de chaque équipement. Dans un deuxième temps, une méthodologie basée sur un langage graphique est proposée pour repérer les possibles stratégies de contrôle. Cette méthodologie va permettre de définir l'ensemble des stratégies de contrôle applicables à un équipement et de voir de quelle façon un équipement ordinaire peut être modifié pour devenir " intelligent " (" Smart Appliance "). Ensuite, une méthodologie est développée pour analyser les différents impacts (positifs et négatifs) selon deux objectifs différents: le contrôle à distance et le contrôle en fonction de tarifs. Cette méthodologie permet de caractériser les effets positifs résultants de l'application d'une stratégie de contrôle donnée, en termes de puissance et énergie, mais aussi ses effets négatifs, les impacts sur le confort thermique et le possible recouvrement par le bâtiment ou l'équipement de l'énergie qu'il n'a pas consommée (cas des usages thermiques). Enfin, cette méthodologie est appliqué à plus grande l'échelle (plusieurs bâtiments) pour quantifier la flexibilité apportée au réseau. Les contrôles seront analysés du point de vue du réseau électrique mais aussi du point de vue du consommateur (par l'intermédiaire des gains ou pertes monétaires et de confort).

Ce travail a trait à la gestion des flux énergétiques électriques au sein du réseau embarqué d'un véhicule électrique. Les éléments constitutifs de la chaîne électrique ont été d'abord modélisés à des fins de commande et de simulation. Il est visé ici la minimisation du stress des batteries au plomb via une hybridation avec des supercondensateurs. Deux familles de lois de commande ont été conçues et développées, à savoir des lois de type " fréquentielles " et des lois optimales de type " Linéaires Quadratiques Gaussiennes ". Un banc de test temps réel hybride a été architecturé afin de tester ces lois. Ce banc de test a pour noyau deux simulateurs temps réel (RT-LAB et dSPACE). Une partie de la chaîne de puissance est soit émulée par des sources contrôlées ou réalisée via des maquettes à échelle réduite mais à facteur de similitude respecté. Les essais sur le banc de test ont permis d'obtenir des résultats satisfaisants et encourageants qui corroborent la théorie.

Ces travaux de recherche constituent une contribution à l'étude des interactions entre le réseau électrique et le véhicule électrique (VE) en mode de recharge (Vehicle-to-Grid V2G). La recharge des VEs engendrant des surconsommations variant entre deux et plusieurs dizaines de kilowatts, occasionne des perturbations sur la qualité de l'énergie du réseau auquel ils sont connectés ; la gestion de l'énergie délivrée au VE est donc une priorité pour les différents acteurs industriels qui ont établi les infrastructures de recharge. Dans cette thèse nous proposons d'étudier l'impact des nombreux VEs en mode de recharge sur le déséquilibre en courant et en tension du réseau de distribution basse tension ainsi que sur les stratégies de recharge à mettre en œuvre pour améliorer la qualité de l'énergie, et notamment minimiser les taux de déséquilibre. Nous commençons par définir le besoin de réduire le déséquilibre en courant et en tension dans le réseau résidentiel de basse tension. Ensuite, nous étudions l'impact du taux d'insertion des VEs sur ces déséquilibres en estimant la sensibilité des paramètres statistiques les décrivant. Enfin, nous proposons des stratégies de gestion de la recharge et de la décharge cherchant à minimiser les déséquilibres occasionnés tout en respectant les contraintes de confort, c'est-à-dire de la recharge du VE avant le départ et les limites structurelles du système. / The study of the Vehicle to Grid (V2G) interactions is the main contribution of this research work. To charge an electric vehicle (EV) battery the overloading in low voltage (LV) residential networks is expected to be between 2 kW and maximum 10kW. To avoid power quality deterioration a battery recharge management is a priority for the charging infrastructure business. Our work has been, first, to study the impact of a significant number of EVs in recharge mode on the voltage and current unbalances in a LV residential electric network scenario and second to develop charging strategies to minimize those unbalances.First, we defined why it is important for the LV residential network to minimize the unbalances both in current and in voltage. Then, we studied the impact of different market penetration rates of the EV on the unbalances by estimating the sensibility of the statistical parameters describing them. Finally we developed several charging/discharging strategies in order to minimize the current unbalance by using optimization algorithms in the continuous and discrete domains. Several constraints were formulated in order to preserve power limits and an enough state of charge for the mobility.