La cryptologie est un moyen de protéger la confidentialité, d'assurer l'intégrité, ou d'authentifier un système, tandis que la cryptanalyse est le moyen de retrouver l'information secrète. Les algorithmes cryptographiques modernes tels que AES ou DES sont impossibles à attaquer au niveau mathématique. La fuite d'information liée aux fonctionnements de ces machines est devenue un moyen puissant de cryptanalyse pour retrouver la clé secrète. Ces attaques sont connues sous le nom d'attaques par canaux cachés. Ce travail de thèse tente de trouver une réponse aux questions suivantes : * Existe t'il une architecture dont la fuite d'information ne permet pas à l'attaquant de retrouver la clé plus vite que par la cryptanalyse classique ? * Jusqu'à quel point ces fuites sont-elles tolérables, et comment peut-on maximiser l'utilisation de ces machines sans compromettre leur secret ? * Quelles sont les métriques pour déterminer la vulnérabilité des circuits électroniques face à une multitude de méthodes d'attaques ? Récemment d'innombrables chercheurs ont posé ces questions pour les différentes catégories de circuits électroniques. Dans ce travail de thèse nous restreignons notre espace de recherche parmi les circuits de type "FPGA" et de type "asynchrone". L'atout principal des circuits FPGA est leur reconfigurabilité, qui peut être utilisée pour modifier l'implémentation de l'algorithme face à une attaque. Les circuits asynchrones ont de bonnes propriétés telles que la tolérance aux fautes, la décorrélation de la consommation avec le calcul, qui permettent de réduire la portée des attaques par canaux cachés.

L'intérêt pour les énergies renouvelables croît continuellement dans le monde. L'objectif de l'Union Européenne est d'attendre à l'horizon 2020 une production de 20% de la consommation énergétique totale à partir des énergies renouvelables. Donc, la vaste majorité des pays ont décidé de réduire les émissions de gaz responsables de l'augmentation de l'effet de serre. Cette décision présume la réduction de la consommation en énergie fossile (gaz naturel, pétrole, charbon, etc.) au profit des énergies renouvelables dont fait partie l'énergie obtenue dans les microcentrales hydroélectriques. La petite hydraulique possède un fort potentiel de développement et on prévoit qu'elle tiendra une place importante dans la production électrique future par énergies renouvelables, les applications visées étant l'alimentation de sites isolés, non électrifiés, ainsi que la fourniture d'appoint au réseau interconnecté, notamment par association avec d'autre sources renouvelable comme l'éolien par exemple. Le but de la thèse concerne l'étude théorique et expérimentale (sur un banc d'essais) de la structure d'une microcentrale hydroélectrique à vitesse variable. Le système est constitue par une machine asynchrone à double alimentation (MADA), excitée, au rotor par une machine synchrone à aimants permanents (MSAP) ; ces deux machine étant montées sur le même arbre. Deux convertisseurs à MLI, réversibles, réalisent la connexion électrique entre les deux machines. Cette étude concerne les aspects liés à la commande des machines électriques, le fonctionnement de la microcentrale en îlotage et en débit sur un réseau puissant et l'association à d'autres sources décentralisés de production. L'association avec une centrale éolienne à vitesse fixe a été étudiée. En plus, on a ajuté un dispositif de stockage à supercondensateurs ayant le rôle d'augmentation de la capacité de pénétration dans le réseaux îlots ou puissantes.

L'objectif de ce travail de thèse est de définir un modèle électromagnétique de la machine asynchrone. Celui-ci permet aux électrotechniciens d'utiliser un outil plus performant que les modèles traditionnels. Cette approche offre de grands avantages comme : - un gain de temps par rapport à l'utilisation d'un logiciel de résolution par éléments finis, la caractérisation de la machine même lorsque le circuit magnétique est saturé. La méthode employée pour définir ce type de modèle associe quelques résultats d'un logiciel de calcul par éléments finis pour différents états de saturation, à la détermination des paramètres du schéma équivalent grâce à l'application du diagramme vectoriel de la machine asynchrone. Par rapport au modèle analytique qui utilise la détermination des paramètres par la géométrie de la machine, ce modèle tient compte de leur variation en fonction de la saturation et fournit les performances de la machine quel que soit son état magnétique. Dans ce mémoire, cette approche est notamment appliquée à l'étude et au dimensionnement d'une machine asynchrone particulière par sa forme discoïde et son utilisation en tant qu'alternateur-démarreur pour automobile.

Cette étude porte sur la modélisation des machines électriques par réseaux de reluctances en vue du diagnostic. Une méthode de modélisation des machines électriques a été établie, en tenant compte de la simplicité du modèle, qui est défini directement à partir des données géométriques de la machine. Cette méthode a été appliquée à la machine synchrone et à la machine asynchrone. Le modèle de la machine synchrone est utilisé pour simuler les différents défauts sur la machine : excentricité statique et dynamique, courts-circuits au stator et au rotor. Le comportement de différents grandeurs caractéristiques de la machine (tension d'arbre, courant entre les voies d'enroulement, tension entre les neutres) est étudié. Le modèle est validé en comparant les résultats des simulations avec les résultats des mesures expérimentales et les résultats obtenus par la méthode des éléments finis. Il est possible d'utiliser le modèle présenté pour localiser les défauts dans la machine. Le modèle de la machine asynchrone a été testé pour les défauts suivants : excentricités, rupture des barres rotoriques, courts-circuits au stator en utilisant l'analyse spectrale des courants statoriques comme moyen de diagnostic. Le modèle est validé par les résultats d'essais. Le comportement dynamique de la machine asynchrone est simulé par ce modèle.

Depuis ses débuts, la conception des convertisseurs électromécaniques se limitait à l'optimisation, par l'électrotechnicien, de la conversion d'énergie électrique en énergie mécanique. Cette énergie, alors fournie sous la forme quasi exclusive d'un mouvement à un seul degré de liberté, le plus souvent rotatif, devait ensuite être adaptée, par les mécaniciens, aux besoins du système à actionner. Aujourd'hui, grâce aux évolutions récentes dans des domaines aussi variés que l'électronique de puissance, l'informatique ou encore la conception et la fabrication assistées par ordinateur, il est devenu possible de concevoir de nouveaux actionneurs directement en fonction des besoins des applications auxquelles ils sont destinés. Ainsi, des actionneurs pouvant posséder plusieurs degrés de liberté, tant en rotation qu'en translation, ont été développés. Dans ce contexte, cette thèse poursuit deux objectifs. Le premier est de proposer une démarche de conception intégrant au mieux les aspects électriques et mécaniques de systèmes électromécaniques tels que ces nouveaux actionneurs. Plus largement, elle a pour vocation de s'appliquer à tous types de problèmes multidisciplinaires où la prise en compte des différentes disciplines et de leurs interactions est indispensable pour assurer les performances globales du produit final. Plus particulièrement, elle est adaptée aux cas de recherches qui, contrairement aux cas de développements, font parfois intervenir des concepts mal maîtrisés. Le second objectif est d'appliquer cette démarche à la conception d'un actionneur électrique dont le rotor, de forme sphérique, est actionné avec un débattement illimité selon deux des trois degrés de liberté qu'il possède en rotation. Suivant les différentes étapes constituant cette démarche, divers concepts de solution sont d'abord générés, tant pour les aspects électriques d'actionnement que pour les aspects mécaniques de guidage. Ces concepts sont ensuite caractérisés, via une série de modélisations et d'expérimentations, avant d'être combinés en vue de produire une solution globale, dimensionnée, fabriquée et validée sur un banc d'essai. / From the outset, the design of electromechanical converters was limited to the optimization, by electrical engineers, of the conversion of electrical energy to mechanical energy. The latter was at that time nearly exclusively provided under the form of single degree of freedom motion, more often rotary, and had to be adapted, by mechanical engineers, to the needs of the system to be actuated. Today, thanks to recent evolutions in fields as various as power electronics, computer capabilities or computer-aided design and manufacturing (CAD-CAM), it has become possible to design new actuators by taking directly into account the needs of the applications they are intended for. As a result, actuators with several degrees of freedom, both in rotation and in translation, have been developed. Within this context, this thesis pursues two objectives. The first consists in proposing a new design method integrating as best as possible the electrical and mechanical aspects of electromechanical systems such as these new actuators. More broadly, its vocation is to be applicable to all multidisciplinary problems where taking into account each discipline and their interactions are necessary to ensure the global performances of the final product. More particularly, this method is adapted to the case of researches that, contrary to the case of other developments, sometimes includes badly mastered concepts. The second aim is to apply this approach to the design of an electrical motor with a spherical rotor actuated, with an unlimited angular range, along two of the three degrees of freedom it possesses in rotation. Following the basic steps involved in this approach, various solution concepts were first generated both for the electrical actuation aspects and the mechanical guiding aspects. These concepts were then characterized, via a number of modeling and experimentation phases, before being combined in order to obtain a global solution, which was then sized, manufactured and validated on a test bench.

L'évolution des micro systèmes est en plein essor. Le développement de micromoteurs en constitue l'un des principaux axes actuels de recherche. Si les premiers micro moteurs étaient électrostatiques, les micromoteurs électromagnétiques ont récemment attiré l'attention de nombreux chercheurs. Le micromoteur asynchrone a pourtant connu une critique assez défavorable de la part de nombre de chercheurs. Sa fabrication - supposée forcément tridimensionnelle, donc complexe - et sa performance mécanique - estimée simplement insuffisante - sont à l'origine de ce mépris généralisé. Un problème supplémentaire qui défavorise la performance des micromachines est la réduction d'échelle, car elle entraîne une considérable augmentation relative dans leurs frottements, au point même d'empêcher leur fonctionnement. Afin de réduire les pertes dues aux frottements, une étude et une analyse de paliers magnétiques passifs miniatures sont proposées. Plusieurs prototypes illustrent cette approche. Dans le cadre de la validation de prototypes de taille millimétrique, cette thèse s'est orientée sur l'étude du micromoteur asynchrone. Un premier prototype, à géométrie planaire et de dimensions 0 18 mm x h 2 mm, a été fabriqué. Le micromoteur intègre une suspension magnétique passive à aimants permanents. Ce moteur a atteint 4500 tr/min en développant un couple de 1,2 flNm.

Les conséquences importantes sur l'environnement d'une consommation grandissante d'énergie rendent indispensable une maîtrise du rendement des dispositifs électriques. Il est nécessaire pour améliorer les performances de ces dispositifs de posséder non seulement d'une connaissance fine des phénomènes dissipatifs mais aussi d'outils permettant une simulation- efficace. Parmi tous ces dispositifs, les machines électriques représentent une part très importante. L'énergie dissipée s'y situe, pour une grande partie, dans les tôles électriques utilisées pour la composition de leur circuit magnétique. Une analyse complète du comportement dynamique des ces tôles est menée, elle met en évidence sa sensibilité à la vitesse de variation de l'induction. Cette analyse conduit, grâce à une séparation des aspects statiques et dynamiques, à la définition d'un modèle d'hystérésis dynamique qui permet une représentation précise des tôles électriques. Le modèle d'hystérésis est ensuite combiné à une méthode d'analyse numérique par éléments finis pour évaluer localement la puissance dissipée par le circuit magnétique de la machine. La méthode est validée dans le cas de machines asynchrones de faible puissance. Une analyse complémentaire dans ce cas précis permet de déterminer d'autres phénomènes dissipatifs responsables de pertes supplémentaires. Ils ont pour origine soit des propriétés intrinsèques des matériaux, comme l'anisotropie, soit des opérations du processus de fabrication, comme les courts-circuits en surface du rotor. La prise en compte de l'ensemble de ces phénomènes a conduit à un modèle qui permet de prédire avec précision le rendement des machines électriques.

Le but de ce travail est de concevoir un contrôle vectoriel sans capteur mécanique d'un moteur roue asynchrone. Ce moteur est destiné à la propulsion d'un nouveau concept de bus électrique. Les principales caractéristiques de cette application sont la large plage de fréquence et le fonctionnement sans capteur mécanique. Nous avons premièrement choisi la structure de commande la mieux adaptée à cette application. Après, nous avons conçu, réalisé, et mis en place en simulation les fonctions de la structure de commande retenue. Ensuite, nous avons réalisé plusieurs implantations (basées sur un processeur de signal) et validations sur différents dispositifs expérimentaux: un banc de petit puissance au laboratoire, puis un simulateur analogique, un banc d'essai moteur roue et un véhicule démonstrateur chez l'industriel. Dans ces implantations nous avons rencontré les contraintes du fonctionnement en temps réel et celles dues proprement aux conditions imposées sur le mode de fonctionnement dans le véhicule. Ce travail s'est déroulé en collaboration avec un partenaire industriel ALSTOM, spécialiste de la traction électrique, associé pour ce projet à Renault Véhicules Industriels et à Iveco.

Le travail de notre thèse porte sur le comportement des matériaux magnétiques doux soumis à des variations 2D quelconques du vecteur induction magnétique dans le plan de la tôle. De telles conditions apparaissent par exemple dans les machines électriques tournantes ou les transformateurs triphasés. Les travaux précédents ont été limités à des inductions de formes simples (cercles ou ellipses parcourues à vitesse angulaire constante), qui ne permettent pas de décrire de manière complète le comportement des matériaux. Dans un premier temps nous avons dû élaborer un outil de caractérisation magnétique complète en 2D. Nous avons équipé les deux RSST du LEG d'un système de pilotage informatisé. La précision et la stabilité des mesures ont été nettement améliorées, tout en élargissant l'intervalle des fréquences. Son asservissement numérique a permis l'obtention pour la première fois de formes d'onde 2D complexes de l'induction. Finalement le banc de mesures a été entièrement automatisé. Par la suite cet outil nous a permis l'étude de plusieurs matériaux magnétiques doux, tels que le FeNi, le FeCo et le FeSi NO. - D'abord ces trois matériaux ont été soumis à des inductions circulaires. Nous avons étudié le comportement en fonction du niveau de l'induction et de la fréquence et le comportement réversible, qui permet la mise en évidence de Panisotropie. Le FeNi a permis d'obtenir la courbe complète et atypique des pertes en fonction du niveau d'induction en champ tournant et de valider un modèle de prédiction de celles-ci. Le comportement vectoriel de la loi B(H) dans ce matériau a été également analysé et une tentative de modélisation de l'évolution du champ magnétique a été proposée. - Ensuite nous avons étendu notre étude aux formes d'onde observées dans un moteur asynchrone triphasé. Nous avons testé une méthode de calcul approchée pour les pertes 2D. Finalement, nous avons mis en évidence l'importance de la dérivé temporelle du vecteur induction sur le comportement magnétique et les pertes.

Les moteurs asynchrones diphasés sont largement utilisés dans des applications de moins d'un kW, où le prix est un facteur important de choix, en particulier pour les volets roulants. Ces applications, pour des raisons de sécurité, nécessitent une détection précoce des obstacles et donc l'implantation d'un capteur de vitesse. Dans un souci de réduction de coût, une des pistes intéressantes est l'estimation de la vitesse à partir de la mesure des courants et des tensions, de manière à faire l'économie du capteur de vitesse. La première partie de notre travail a consisté à étudier et réaliser différentes alimentations : sur le secteur avec condensateur de déphasage ou par convertisseur statique. Dans une seconde partie, la modélisation du moteur en régime permanent et transitoire et celle du volet (tablier, frein, réducteur) nous a permis d'établir les caractéristiques électromagnétiques du motoréducteur et le comportement mécanique de la charge. Les paramètres de ces modèles ont été identifiés et les résultats analysés. Dans la troisième partie, à partir de ces modèles, différentes stratégies de détection de fin de course du volet sans capteur, d'arrêt sur obstacles ainsi qu'une commande de limitation de couple ont été mises au point et validées expérimentalement. Une carte électronique économique a été réalisée.