Le chenal algal à haut rendement (CAHR) est un procédé dépuration qui offre, en plus de lépuration des ces eaux usées, la production dune biomasse valorisable. Dans ce contexte, notre travail de thèse a porté essentiellement sur la gestion, la récupération et la valorisation de cette biomasse. Ainsi, dans un premier temps, nos travaux de recherche ont porté : dune part, sur le suivi par la technique de fluorescence variable de lactivité photosynthétique des microalgues au cours du processus épuratoire ; dautre part, sur lestimation de la biomasse par la technique de microscopie à épifluorescence et danalyse dimages. Les résultats obtenus ont prouvé lefficacité de ces deux techniques. Pour ce qui est de la récupération de la biomasse du chenal algal, on a dabord procédé, dans un premier temps, à déterminer les conditions dautofloculation des microalgues du CAHR ; par la suite on a effectué des essais de préconcentration de leffluent du chenal algal par filtration membranaire. Les résultats obtenus ont montré que cette technique est efficace quant à la récupération de la biomasse du CAHR. Les essais de décantation, centrifugation et flottation, réalisés sur le concentrat obtenu par filtration membranaire, ont montré, quant à eux, quil est préférable dutiliser la décantation comme technique pour récupérer la biomasse préconcentrée par filtration membranaire. Après la récupération de la biomasse du chenal algal, on a procédé à sa caractérisation en vue dévaluer son contenu en protéines, lipides, polysaccharides et pigments. Les résultats obtenus ont montré que la biomasse est très riche en pigments chlorophylliens et caroténoïdes ; par conséquent sa valorisation a été orientée vers la voie dextraction du Biogreen. Létude de faisabilité de la technique dextraction envisagée a été effectuée dans le cas du chenal algal en vraie grandeur de la station Essada de Marrakech. Le calcul économique a dégagé une marge bénéficiaire importante, ce qui pourrait, par la suite, contribuer à assurer léquilibre financier du chenal algal à haut rendement.

Cette thèse porte sur la conception d’un amplificateur de puissance à haut rendement entrant dans une architecture d’émission pour des terminaux mobiles multi-radio fonctionnant dans la bande de fréquences 800MHz – 6 GHz. Une architecture polaire avec codeur d’enveloppe ΣΔ a été validée, pour un fonctionnement multiradio, avec un signal test respectant la norme actuellement la plus contraignante, WiMAX mobile – IEEE 802.16e. Cette validation montre la pertinence, du fait de la nature invariante en amplitude du signal issu de l’architecture, d’avoir recours à un amplificateur à haut rendement en classe commutée. Une topologie novatrice d’amplificateur de puissance (PA) a été développée pour la conception et la fabrication de ce circuit. Le procédé de réalisation du PA en technologie ST CMOS SOI 130 nm est détaillé et les simulations sont validées par une caractérisation complète du PA à l’aide de mesures fréquentielles et temporelles. Mesuré avec un signal sinusoïdal à la fréquence de 3,3 GHz, le PA permet d’obtenir une puissance de sortie de +23 dBm avec un rendement en puissance ajoutée de 61% et un gain en puissance de 14 dB. Conçu et réalisé en technologie compatible CMOS, ce PA permet d’envisager une solution type SoC pour l’ensemble de l’architecture / Evolution on demand for circuits for mobile radio transceivers pushes semiconductors industry to increasing integration levels. These constraints, added to those generated by the growing number of current and future generation wireless transmission systems that must coexist into a handheld device have turned multi-standard systems solution obsolete ; parallelizing functional blocs is no more an efficient solution. Reconfigurable multi-radio concept is a major evolution of last systems, offering high power consumption and circuit surface efficiency. This manuscript resumes our research work on multi-radio mobile emitter architectures for the frequency band going from 800 to 6000 MHz and the power amplifier associated with it. A polar architecture which includes a ΣΔ envelope modulator had been validated for multiradio design using à test signal synthesized under the most stringent of current wireless standards; IEEE 802.16e – mobile WiMAX. Validation shows pertinence, up to the non variable amplitude nature of the signal issued of the architecture, of employing a non linear and high efficient power amplifier. An innovative power amplifier topology has been adopted for its design and realization. PA design and realization procedure using 130 nm ST CMOS SOI process has been detailed and validated under PLS simulations and a complete characterization of the PA by frequency and temporal measurements. Characterized under à sine continuous waveform of frequency 3.7 GHz, the PA output power level reaches +23 dBm with a power added efficiency of 61% and a power gain of 14 dB. Designed and realized on fully CMOS compatible technology, this PA facilitates future SoC solutions for architecture plus PA circuits

Les travaux présentés dans cette thèse consistent à concevoir des modules à haut rendement et à bas coûts. Des modules intégrés réalisés à partir de sous-cellules découpées ont été réalisés. Ces sous-cellules sont inspirées de la technologie PERC. La réduction du coût de production en simplifiant le procédé de fabrication et en diminuant la quantité de matériaux utilisés a été étudiée. L’augmentation des rendements a été observée en ouvrant la face arrière des cellules, ce qui leur confère la bifacialité, et en utilisant des moyens performants pour la réalisation des émetteurs. Dans un second temps, l’augmentation de la puissance des modules a été étudiée en s’inspirant de l’i-Cell développée par la société S’Tile pour réduire fortement les pertes résistives traditionnellement observées dans les modules classiques. La même étude a été réalisée à partir de cellules IBC spécialement conçues pour être découpées en sous-cellules et ainsi assemblées en modules. Ces cellules ont été développées pour être compatibles avec des procédés industriels de production de masse, permettant de réduire le coût de production par rapport à des cellules IBC conventionnelles. Les sous-cellules obtenues après découpe ont été connectées pour obtenir des modules photovoltaïques bifaciaux permettant l’obtention de hauts rendements. De cette manière, deux voies possibles sont explorées pour l’amélioration des rendements et la diminution des coûts des modules photovoltaïques. / The work presented here is aimed to produced high-efficiency, low-cost photovoltaic silicon solar modules. Integrated modules have been carried out from laser-cut sub-cells. These cells have been produced using the PERC cell technology. The reduction of production costs have been studied by simplifying the manufacturing processes and by decreasing the quantity of materials used. An increase in efficiency has been observed by opening the rear side of the cells, making them bifacial, and by using advanced means in order to realize the cell emitters. The increase of produced power has been studied by using sub-cells in order to reduce the resistive losses measured in standard modules. The same study has been carried out with IBC solar cells. These cells have been designed to be separated in sub-cells by laser scribing, and to be produced with means compatible with mass production only, thus decreasing the cost. The sub-cells obtained after laser scribing have been connected in order to obtain bifacial photovoltaic modules producing high electrical power. In this way, two possible paths towards high efficiency and low cost modules have been studied.

Ces travaux de thèse se concentrent sur la conception d'amplificateur de puissance MMIC large-bande haut rendement en technologie GaN pour des applications militaires de type radar et guerre électronique. Les objectifs principaux sont de proposer des structures innovantes de combinaison de puissance notamment pour réduire la taille des amplificateurs actuels tout en essayant d'améliorer leur rendement dans le même temps. Pour cela, une partie importante de ces travaux consiste au développement de combineurs de puissance ultra compactes et faibles pertes. Une fois ces combineurs réalisés et mesurés, ils sont intégrés dans des amplificateurs de puissance afin de prouver leur fonctionnalité et les avantages qu'ils apportent. Différents types d'amplificateur tant au niveau de l'architecture que desperformances sont réalisés au cours de ces travaux. / This work focus on the design of wideband and high efficiency GaN MMIC high power amplifiers for military applications such as radar and electronic warfare. The main objectives consist in finding innovative power combining structures in order to decrease the overall size of amplifiers and increasing their efficiency at the same time. For these matters, an important part of this work consisted in the design and realization of ultra compact and low loss power combiners. Once the combiners realized and measured, they are integrated into power amplifiers to prove their functionality and the advantages they bring. Several kind of amplifiers have been realized whether regrind their architecture or their performances.

L'objet de cette étude est la conception d'une mémoire statique intégrée sur tranche (4.5 mbits). Cette mémoire réalisée à partir de cellules de 64kbits est tolérante aux défauts de fin de fabrication. Des éléments en réserve remplacent les éléments défectueux à l'aide des connexions du type grille flottante fets ou fusible et antifusible. Le travail de recherche a consisté:<br />-à étudier la faisabilité de cette mémoire<br />-à définir l'architecture d'une telle mémoire en tenant compte du rendement<br />-à définir une stratégie de test pour l'ensemble du circuit<br />-à étudier les dispositifs de connexion/déconnexion qui permettront de réaliser physiquement la mémoire finale -à développer des algorithmes de configuration qui détermineront les groupes de cellules en paquets de 256kbits. <br />Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet Esprit-824. Un premier essai de fabrication a permis de caractériser les dispositifs de connexion. La mémoire de 4.5 mbits a été envoyée en fabrication fin 1987

Le développement rapide de l'aquaculture dans le monde rend indispensable la maîtrise de ses rejets. Par rapport aux systèmes traditionnels, les systèmes recyclés permettent de réduire les besoins en eau et le volume des rejets. Toutefois, certains nutriments dissous (nitrates, phosphates) s'y concentrent. Le lagunage à haut rendement algal (LHRA) est une des voies possibles pour éliminer ces nutriments. Au cours de ce travail, trois circuits d'élevage: un recyclé, un recyclé avec LHRA et un ouvert témoin ont été étudiés pendant un an pour évaluer l'effet (1) de la réutilisation de l'effluent épuré sur la survie, la croissance et l'alimentation de bars (2) du système d'élevage sur la santé des poissons à travers l'étude de biomarqueurs et de métaux traces bio-accumulés et (3) les conditions optimales de l'épuration algale. Si on n'observe pas d'effet marqué lié au LHRA sur les paramètres zootechniques, une légère réduction de la croissance et de l'alimentation des poissons en circuit recyclé par rapport au témoin est cependant enregistrée. On mesure une faible induction de l'activité EROD et de la SOD dans le circuit recyclé ainsi qu'une bioaccumulation de nombreux métaux dont les teneurs restent cependant très inférieures à celles recommandées pour la consommation humaine. Le traitement par LHRA supprime l'induction de la SOD et la bioaccumulation de la plupart des métaux dans les poissons du circuit recyclé. La croissance des algues et l'épuration des nutriments associée sont saisonnières et améliorées par de faibles densités algales et de forts renouvellements d'eau dans les bassins. L'étude des capacités photosynthétiques des ulves met en évidence une limitation de la croissance algale par le carbone inorganique dissous dans le LHRA. L'intégration du LHRA semble une voie d'amélioration des performances et de la qualité des poissons issus de systèmes recyclés. Par ailleurs, ce travail propose de nouveaux outils d'investigation de la santé des poissons d'élevage.

L'objectif de cette thèse est l'optimisation du rendement des chaînes de conversion photovoltaïques (PV). Différentes améliorations de l'architecture électriques et de ses algorithmes de commande ont été développées afin d'obtenir un haut rendement de conversion sur une grande plage de puissance d'entrée. Ces travaux portent également sur l'allongement de la durée de vie de l'étage de conversion électrique. Les avantages et les inconvénients d'un système composé de convertisseurs connectés en parallèle ont été montrés notamment à travers une analyse de pertes. Ces études ont permis la conception d'une nouvelle architecture constituée par des convertisseurs parallélisés. Cette dernière est appelée "Convertisseur Multi-Phase Adaptative" (MPAC). Sa singularité réside dans ses algorithmes de commande qui adaptent les phases actives selon la production de puissance en temps réel et recherchent la configuration la plus efficiente à chaque instant. De cette façon, le MPAC garantit un haut rendement de conversion sur toute la plage de puissance de fonctionnement. Une autre loi de commande permet quant à elle d'uniformiser le temps de fonctionnement de chaque phase par l'implémentation d'un algorithme de rotation de phase. Ainsi, le stress des composants de ces phases est maintenu homogène, assurant un vieillissement homogène pour chacune des phases. Etant donné alors le faible stress appliqué sur chaque composant, la structure MPAC présente une durée de vie plus importante. Les améliorations de l'étage de conversion de puissance ont pu montrer par la réalisation d'un prototype expérimental et par la réalisation de tests expérimentaux la validation globale du système. Pour finir, des tests comparatifs entre une chaîne de conversion PV classique et notre système ont montré une amélioration significative du rendement de conversion.

La conception des Alimentations Sans Interruption (ASI) a fait l’objet d’améliorations successives ces dernières années afin d’atteindre des niveaux de rendement avoisinant les 95% tout en minimisant leur encombrement. L’utilisation massive de l’électronique de puissance pour ces systèmes conduit à y concentrer tous les efforts de conception pour augmenter à la fois le rendement et la densité de puissance. Les développements constants en électronique de puissance offrent au concepteur des multitudes d’options, parmi elles, les topologies de puissance multi-niveaux et/ou entrelacées pour réduire le volume des composants passifs, les nouvelles technologies des matériaux semi-conducteurs avec l’introduction des composants grand gap, ainsi que l’avancée technologique sur les matériaux utilisés dans les composants passifs. Le choix entre ces options est un compromis pour atteindre les objectifs prédéfinis, particulièrement lorsque d’autres contraintes apparaissent pour limiter l’espace des solutions possibles, notamment l’aspect thermique, les limites technologiques ou les contraintes CEM. Ces travaux proposent la mise en œuvre de dimensionnements par optimisation multi-objectifs de l’ensemble du convertisseur avec toutes ses contraintes. Ceci offre un outil rapide pour comparer les différentes possibilités de conception optimale capable de quantifier le gain apporté au convertisseur par les différentes solutions. Pour ce faire, les différents choix topologiques et technologiques ont été traités par le développement de modèles multi-physiques acceptant des paramètres d’entrée discrets. Ainsi, les convertisseurs optimisés répondent naturellement aux contraintes industrielles cadrées par des catalogues de fournisseurs spécifiques. Pour ce faire, nous avons commencé par dresser les différentes contraintes énergétiques imposées sur l’ASI dans son environnement. L’identification des solutions adaptées à sa conception est réalisée à travers un état de l’art des recherches dans le domaine de l’électronique de puissance. Des modèles génériques des structures de puissance, ainsi que des modèles multi-physiques discrets des composants sont ensuite développés à la base des approches analytiques assurant le bon compromis entre précision et rapidité de calcul. Finalement, une méthodologie d’optimisation multi-objectif et multi contraintes est réalisé sur l’ensemble des solutions pour quantifier les performances atteintes par chacune d’elles. Des travaux expérimentaux nous ont été indispensables pour valider les modèles et les solutions optimales. Sur la base des résultats d’optimisation un convertisseur PFC de 4.2kW/L a été construit est ses performances ont été validées. / The design of Uninterruptible Power Supplies (UPS) has been successively improved in recent years to achieve efficiency levels of around 95% while minimizing their footprint. The massive use of power electronics for these systems is led to focus all design efforts to increase both efficiency and power density. The constant developments in power electronics provide the designer many options, among them the multi-level and/or interleaved power topologies in order to reduce passive components size, the new technologies of semiconductor materials with the introduction of grand gap components and advanced technology on passive components materials. The choice between these options is a compromise to achieve the predefined objectives, particularly when other constraints appear to limit the space of possible solutions, including thermal aspect, technological limitations or EMI constraints. This work proposes the implementation of multi-objective optimization methodology for the design of power converters with all its constraints. This offers a quick tool to compare the different possibilities of design and to quantify the improvement provided to the converter. To do this, different topological and technological choices were studied with the development of multi-physics models. These models can take discrete variables as input. So, optimized converters could meet industrial requirements covered by real components and their datasheets. To do this, we first establish the different constraints imposed on the UPS within its environment. Identifying solutions to design is carried through a state of the art research in the field of power electronics. Generic models of power structures and discrete multi-physical models of the components are then developed based on analytical approaches by ensuring a good compromise between accuracy and speed of calculation. Finally, multi-objective and multi constraints optimization methodology is performed on the set of design choices to quantify the performances achieved by each of them. Experimental work has been essential for us to validate the models and optimal solutions. Based on the optimization results PFC converter of 4.2kW/L was built is its performance has been validated.

Le travail présenté porte sur la définition et le développement d’un circuit magnétique pour moteurs à haut rendement de faible et moyenne puissances. Il est réalisé avec des tôles à Grains Orientés (GO) non-segmentées. Des expérimentations réalisées en champ unidirectionnel, destinées à comparer les caractéristiques globales de la structure GO à celles obtenues sur un assemblage classique composé de tôles à grains Non-Orientés (NO), permettent de conclure quant à l’efficacité de l’association proposée en termes de pertes fer. Des investigations au niveau local, accompagnées d’une modélisation numérique, conduisent à une analyse de la répartition interne du flux magnétique dans la structure, permettant de l’optimiser. Cette technique d’assemblage est ensuite testée en champ tournant sur des moteurs statiques. Les performances obtenues, sont de nouveau comparées à celles relevées sur une maquette NO. L’étape finale consiste à tester le principe développé sur des moteurs à induction réalisés avec la configuration GO. Diverses caractéristiques sont relevées ou estimées (norme CEI) et comparées à celles de la machine NO d’origine. L’efficacité de la structure GOse traduit par une réduction notable des pertes fer, notamment statiques, conduisant à accroître sensiblement le rendement global de la machine. / The work presented is focused on the design and development of a magnetic circuit for high efficiency motors of medium and small powers. It is built with non-segmented laminations of Grain Oriented (GO) steel. Experimentations on magnetic circuits excited under unidirectional magnetic field are performed. Such tests aim the comparison of the GO structure global characteristics with those of a classic one composed of Non-Oriented (NO) steel, allowing seeing the superiority of the GO structure in terms of iron losses. Local experimentations, followed by a numerical model, allow the analysis of the local distribution of the magnetic flux within the structure, leading to its optimisation. Such technique of assembly is then tested under rotational magnetic field. In that context, several experimentations are performed and its performance is compared with the one of a NO prototype. The final stage consists in testing the developed structure in induction motors built withthis GO assembly. Several characteristics are measured or estimated (IEC standard) and compared with those obtained on the initial NO motor. The GO structure efficiency leads to a remarkable reduction of the static losses, allowing the increase of the global efficiency of the motor.

Les convertisseurs de puissance sont de plus en plus utilisés, notamment avec l’explosion des objets nomades/connectés, certes de faibles puissance (<100 W), mais où les contraintes de volume, d’épaisseur ou de rendement sont forte. Dans ce contexte, l’utilisation des matériaux piézoélectriques constitue une excellente alternative aux convertisseurs à base d’inductances. Ces matériaux possèdent en effet de nombreux avantages comme des densités de puissances élevées, une géométrie fine et plane et sont notamment plus faciles à intégrer comparé aux inductances magnétiques classiquement utilisées. Un nouveau type de convertisseurs piézoélectrique, sans inductance, est présenté dans lequel le résonateur piézoélectrique assure une fonction de stockage d’énergie. À chaque période de résonance, le résonateur piézoélectrique prélève de l’énergie à la source d’entrée, la stocke provisoirement sous forme mécanique et la redistribue à la charge permettant ainsi la conversion de puissance. Des commutations à zéros de tension sont également garanties pour assurer des rendements élevées à fréquences élevées. Une première topologie (chapitre 2 et 3) intégrant ces principes est présentée. Un modèle analytique incluant les pertes mécaniques décrivant le comportement du convertisseur ainsi qu’un modèle de simulation sont élaborés. Le concept est validé expérimentalement et l’on obtient des rendements très élevés (jusqu’à 98%) sur une grande plage de puissance (de quelques mW à 1,8 W) pour plusieurs gains en tension (1,5 à 3). L’étude de cinq résonateurs de dimensions différentes renseigne sur l’influence de la géométrie sur les performances des convertisseurs et permet de concevoir une méthodologie de dimensionnement de ce résonateur. D’autres topologies plus complexes (chapitre 4) sont explorées et des perspectives d’améliorations et de mises sur le marché sont présentées. / The increasing demand for power convertors in various application fields implies specific constraints and specific technological solutions. In this context, working with piezoelectric material constitutes an excellent alternative of classical inductor-based converter. Indeed, these materials enable a high-power density, thin and planar geometry and can be integrated on silicon more easily than popular wire-wound magnetic components. A new kind of piezoelectric inductorless converter, in which the piezoelectric material acts as an energy storage element, is presented. At each resonant period, the piezoelectric resonator takes energy from the input source, stores it temporarily and releases it to the load (and therefore enabling the power conversion). Soft switching is assured to maintain very high efficiencies for high frequencies. A first topology (chapter 2 and 3) in which those principles are applied is introduced. An analytical model which integrates the mechanical losses and a simulation model are developed enabling a good understanding of the converter behavior. The concept is experimentally validated and very high efficiency conversions (up to 98 %) are achieved for a large range of output power (from mW to 1.8 W) and for different output gains. The study of five different-size piezoelectric resonators enables to understand the impact of geometric parameters of the resonator on the converter performances and therefore to propose a resonator design methodology. More complex topologies are also described (chapter 4) and a discussion on improvement possibilities and perspectives to have a complete and industrialized converter concludes the thesis.