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.

Les dispositifs à retour tactile sont utilisés pour créer un retour sensoriel à leurs utilisateurs. Par exemple, ils est possible de reproduire sous le doigt l'illusion de surfaces texturées par le contrôle de la friction entre une surface mise en vibration et le doigt de l'utilisateur parcourant la dalle. Pour la plupart de ces dispositifs, le principe de base consiste à utiliser un mode de résonance dont la fréquence et la forme sont imposées par la nature du matériau et la géométrie du dispositif. Le mode est sélectionné pour réaliser une stimulation homogène, et de ce fait elle est indifférenciée sur l'ensemble de la surface. En regard de certaines applications demandant une information plus variée, c'est un facteur limitant. On propose dans ce travail de thèse une nouvelle approche, basée sur la superposition de plusieurs modes de vibration. Les modes sont excités simultanément pour réaliser des déformées plus complexes et modulables, afin de générer une simulation à retour tactile multitouch. Cette approche a été validée pour le cas d'une poutre où deux modes de vibration ont été superposés pour générer une simulation tactile différenciée sous deux doigts, grâce au contrôle vectoriel de deux actionneurs piézoélectriques. Cette approche multimodale a été ensuite étendue au cas d'une plaque mince où différentes distributions spatiales du déplacement ont été imposées.L'approche développée dans ce travail nous a permis également de générer et de contrôler une onde progressive en amplitude et en direction. Pour cette raison, nous avons évalué l'intérêt des ondes progressives dans les interfaces tactiles. Les évaluations psychophysiques des dispositifs proposés montrent clairement l'intérêt d'exploiter plusieurs modes de vibration pour une simulation à retour tactile. / Tactile display devices are used for providing tactile feedback to their users. They can reproduce the illusion of textured surface by controlling the friction between a vibrating surface and a sliding finger on it. For most of these devices, the basic principle is to use a single resonant mode whose frequency and wave form are imposed by the nature of the material and the geometry of the device. The mode is selected to achieve a homogeneous stimulation, and thereby tactile sensation is undifferentiated over the entire surface. The single mode tactile devices are limited for applications which require more varied information on surface.This work introduces a novel approach for tactile feedback based on the superposition of several vibration modes. The modes are excited simultaneously to perform a more complex wave form and are capable to generate multitouch tactile feedback. This approach has been validated for the case of a beam where two vibration modes were superimposed to generate a differentiated tactile simulation with two fingers. Thanks to vector control method applied to a piezoacturator. A tracking system was implemented to give a multitouch illusion based on the positions of the two fingers. This multimodal approach was later extended to the case of a thin plate where different spatial distributions of the displacement have been imposed. The approach developed in this work is also capable to generate and control a travelling wave amplitude and direction. For this reason, we evaluated the interest of travelling waves in touch interfaces. Psychophysical assessments of proposed devices clearly show the interest to use several vibration modes in tactile feedback simulation.

Les arbovirus (virus transmis par des arthropodes) sont à l'origine de maladies humaines telles que la dengue, le chikungunya ou encore le Zika. Le moustique Aedes aegypti, est le vecteur majeur de ces trois arbovirus. La faible efficacité des méthodes de contrôle des populations de moustiques, principalement réalisées au moyen d'insecticides chimiques ouvre un champ de développement de nouvelles approches en lutte antivectorielle. Le moustique, hôte vecteur, contrôle la réplication virale en limitant les réponses immunitaires antivirales. La machinerie RNA interférence (RNAi) est la voie jouant un rôle majeur dans l'immunité antivirale chez le moustique. Alors que le rôle des deux voies, siRNA (" small interfering RNA ") et piRNA (" piwi-interfering RNA "), est de mieux en mieux compris dans les réactions antivirales du vecteur, peu de connaissances sont disponibles à ce jour en ce qui concernent les interactions entre la voie miRNA (" micro RNA ") et les arbovirus. Ainsi, nous proposons une analyse détaillée des mécanismes par lesquels les miARN tentent de réguler la réplication virale chez le moustique. Dans la première partie de la thèse, nous avons effectué une analyse génomique pour identifier les miRNAs pouvant interagir chez Ae. aegypti avec divers lignées/génotypes des virus chikungunya (CHIKV), de dengue (DENV) et de Zika. Avec l'aide d'outils de prédiction faisant appel à divers algorithmes, plusieurs sites de liaison de miARN avec différents lignées/génotypes de chaque arbovirus ont été identifiés. Nous avons ensuite sélectionné les miARN pouvant cibler plus d'un arbovirus et nécessitant un faible seuil d'énergie lors de la formation des complexes entre l'ARNm. / Mosquito-borne arboviruses cause some of the world’s most devastating diseases and are responsible for recent dengue, chikungunya and Zika pandemics. The yellow-fever mosquito. Aedes aegypti, plays an important role in the transmission of all three viruses. The ineffectiveness of chemical control methods targeting Ae. aegypti makes urgent the need for novel vector-based approaches for controlling these diseases. Mosquitoes control arbovirus replication by triggering immune responses. RNAi machinery is the most significant pathway playing a role on antiviral immunity. Although the role of exogenous siRNA and piRNA pathways in mosquito antiviral immunity is increasingly better understood, there is still little knowledge regarding interactions between the mosquito cellular miRNA pathway and arboviruses. Thus further analysis of mechanisms by which miRNAs may regulate arbovirus replication in mosquitoes is pivotal. In the first part of the thesis, we carried out genomic analysis to identify Ae. aegypti miRNAs that potentially interact with various lineages and genotypes of chikungunya (CHIKV), dengue (DENV) and Zika viruses. By using prediction tools with distinct algorithms, several miRNA binding sites were commonly found within different genotypes/and or lineages of each arbovirus. We further analyzed the miRNAs that could target more than one arbovirus and required a low energy threshold to form miRNA-vRNA (viral RNA) complexes and predicted potential RNA structures using RNAhybrid software. Thus, we predicted miRNA candidates that might participate in regulating arboviral replication in Ae. aegypti. In the second part of the thesis, we developed a miRNA-based approach that results in a dual resistance phenotype in mosquitoes to dengue serotype 3 (DENV-3) and chikungunya (CHIKV) viruses for stopping arboviruses spreading within urban cycles. The target viruses are from two distinct arboviral families and the antiviral mechanism is designed to function through the endogenous miRNA pathway in infected mosquitoes. Ten artificial antiviral 4 miRNAs capable of targeting ~97% of all published strains were designed based on derived consensus sequences of CHIKV and DENV-3. The antiviral miRNA constructs were placed under control of either an Aedes PolyUbiquitin (PUb) or Carboxypeptidase A (AeCPA) gene promoter triggering respectively expression ubiquitously in the transgenic mosquitoes or more locally in the midgut epithelial cells following a blood meal. Challenge experiments using viruses added in blood meals showed subsequent reductions in viral transmission efficiency in the saliva of transgenic mosquitoes as a result of lowered infection rate and dissemination efficiency. Several components of mosquito fitness, including larval development time, larval/pupal mortality, adult lifespan, sex ratio, and male mating competitiveness, were examined: transgenic mosquitoes with the PUb promoter showed minor fitness costs at all developing stages whereas those based on AeCPA exhibited a high fitness cost. Further development of these strains with gene editing tools could make them candidates for releases in population replacement strategies for sustainable control of multiple arbovirus diseases.

Le transport de l'énergie électrique par des réseaux triphasés a conduit par le passé au développement de convertisseurs électromécaniques triphasés. Ces derniers ont bénéficié de l'essor des interrupteurs de puissance et de celui des composants de commande type Digital Signal Processor (DSP). Les performances de ces classiques machines électriques triphasées associées à des onduleurs s'en sont trouvées accrues notamment dans le domaine de la vitesse variable.<br />Néanmoins des problèmes apparaissent tant au niveau de l'onduleur que de la machine lorsqu'on désire augmenter la puissance transmise. Les interrupteurs doivent en effet alors commuter des tensions et des courants d'amplitude plus élevée (coût unitaire plus élevé pour les modules et pollution électromagnétique accrue). Par ailleurs, à courant donné, l'augmentation de la puissance mène à des contraintes en tension pour les isolants. Ce dernier effet de contrainte (accélération du vieillissement des diélectriques) est d'autant plus accentué lorsque la machine est alimentée « classiquement » par un onduleur de tension fonctionnant en Modulation de Largeur d'Impulsions. Une piste classique pour la résolution de ces problèmes est celle, toute électronique, des convertisseurs multi-niveaux. <br />Un fractionnement de la puissance par augmentation du nombre de phases de la machine est une solution alternative et/ou complémentaire. A puissance et courant donnés les contraintes en tension diminuent. La multiplication du nombre de phases permet l'utilisation de modules d'électronique de puissance identiques de moindre coût unitaire (élément favorable en terme de coût de maintenance). De plus, ce type de structure polyphasée permet d'augmenter la tolérance aux pannes du convertisseur électromécanique. En fait, il s'agit de répartir les contraintes entre le convertisseur électromécanique et le convertisseur statique. De même, dans le cas des machines basses tensions (automobile par exemple), la présence de courants d'intensité très élevée nécessite en général une mise en parallèle de nombreux interrupteurs qu'il peut être judicieux (pour des raisons de surdimensionnement notamment) de répartir entre plus de 3 phases. Là encore, les machines polyphasées constituent une alternative économique d'autant qu'elles permettent de réduire les pulsations de couple et donc le bruit d'origine électromagnétique.<br />La problématique de recherche est l'étude et le développement d'ensembles complets comprenant le convertisseur statique, le convertisseur électromécanique polyphasé ainsi que la commande. En effet, l'adéquation entre la machine et le convertisseur est encore plus nécessaire que dans le cas d'une machine triphasée, la commande du convertisseur ne pouvant raisonnablement compenser certains défauts constructifs de la machine. Ainsi, un onduleur de tension qui alimente une machine polyphasée dont le bobinage est optimisé pour obtenir une force magnétomotrice sinusoidale va induire des courants parasites de forte amplitude dans la machine. Il est ainsi nécessaire de reprendre la conception du bobinage pour « désensibiliser » la machine.<br />L'adéquation du convertisseur électromécanique au convertisseur statique est recherchée d'une part en agissant sur les paramètres constructifs de la machine polyphasée afin de l'adapter le plus possible au convertisseur dont le caractère discret impose des contraintes à la machine. D'autre part, on agit également sur les degrés de liberté offerts par la commande du convertisseur statique (choix des vecteurs tension activés) afin d'exploiter au mieux la machine polyphasée (réduction des courants parasites, marche dégradée...).<br /><br />C'est donc une approche SYSTEME qui allie simultanément la conception de machine à celle de la commande de convertisseur d'électronique de puissance.

La maladie de Chagas est une parasitose humaine et vétérinaire d'Amérique latine. Le parasite, Trypanosoma cruzi, est très présent dans la faune sauvage et depuis que l'homme est arrivé en Amérique latine, la maladie lui est transmise par les insectes de la famille des Triatominae. À partir des années 1980, de grands plans de prévention ont été mis en application pour éliminer certains de ces vecteurs, installés dans les maisons. Bien que ces initiatives aient, dans l'ensemble, remporté un franc succès, des vecteurs non-domiciliés continuent de transmettre la maladie dans plusieurs régions et y engendrent des prévalences non négligeables. Après avoir fait le bilan de la présence et de l'importances des différentes espèces de vecteurs non-domiciliés à l'échelle du continent, une approche de modélisation a été développée pour affiner la connaissance de ces populations et évaluer le potentiel de stratégies de contrôle. L'association étroite des modèles réalisés et de jeux de données conséquents a permis d'identifier des paramètres essentiels de la reproduction et de la migration des vecteurs de la région du Yucatan au Mexique. Ces résultats ont permis d'évaluer le potentiel de plusieurs moyens de contrôle à l'échelle d'un village puis d'envisager l'optimisation coût/bénéfice de la lutte vectorielle à l'échelle d'une région comme la péninsule du Yucatan. Bien que l'approche proposée doive encore être consolidée, les résultats établis permettent de proposer une méthodologie générale pour établir des priorités de recherche et de traitement en s'appuyant fortement sur les outils développés de cartographie taxonomique et d'optimisation de la lutte vectorielle.

Le problème majeur associé aux sources d'énergie décentralisées est qu'elles ne participent en général pas aux services système (réglage de la tension, de la fréquence, démarrage en autonome ou black-start, possibilité de fonctionner en îlotage, etc.). Le fait de ne pas participer aux services système amène ce type de source à se comporter comme des générateurs passifs du point de vue électrique. Le réglage de la tension et de la fréquence est dès lors reporté sur les alternateurs classiques. Le taux de pénétration de la production décentralisée, c'est-à-dire la puissance qu'elle génère par rapport à la puissance consommée, doit alors être limité afin de pouvoir garantir la stabilité du réseau dans des conditions acceptables. Ceci est particulièrement vrai pour les sources à énergie renouvelable dont la source primaire est difficilement prévisible et très, comme c'est le cas de l'éolien pour lequel certains retours d'expérience indiquent que lors de taux de pénétration supérieur à 20 ou 30 % des problèmes de stabilité peuvent apparaître. Même si actuellement les éoliennes ne participent pas au réglage de la production, cela doit être changé à cause de l'augmentation continue de leurs taux de pénétration dans les réseaux électriques. En raison de la source primaire de ces systèmes de production d'énergie (le vent), qui est très aléatoire et imprévisible, une éolienne seule ne peut pas faire le réglage de la production. Donc, on a besoin d'un système de stockage jouant le rôle de tampon entre la source et le consommateur. Le système de stockage doit être assez dynamique afin qu'il soit capable d'agir en temps réel, en fonction des fluctuations de la puissance générée et consommée. Le système inertiel de stockage d'énergie (SISE) est approprié pour ce type d'application en raison de ces caractéristiques: bonne dynamique, bon rendement, durée de vie similaire à l'éolienne, écologique, etc. Donc, le premier but de ce travail a été de faire une étude approfondie sur les SISEs. L'étude a été faite du point de vue de l'association du SISE avec un générateur éolien. Le deuxième objectif de la thèse a été d'étudier et de proposer des méthodes de contrôle et supervision d'un SISE associé à un générateur éolien à vitesse variable. Le but est de contrôler le transit de puissance entre le générateur et le réseau ou la charge isolée, afin de rendre les systèmes éoliens capables à fournir des services systèmes et de fonctionner en îloté. Enfin, le troisième objectif a été de réaliser une plateforme expérimentale permettant l'implantation pratique et l'expérimentation des principes développés en théorie.

Les progrès réalisés ces dernières années dans la commande des onduleurs MLI à deux niveaux de tension pilotant en vitesse variable des machines asynchrones de moyenne et grande puissance ont permis d'améliorer sensiblement les performances. L'utilisation récente des onduleurs MLI à trois niveaux de tension est très prometteuse en raison de la capacité de cette nouvelle structure d'onduleur à améliorer la qualité des courants dans la machine et à étendre sa commande à des domaines de puissance supérieurs à 2 MW. Nous définissons le principe de calcul et les limites de validité des principales techniques de modulation sinusoïdales à trois niveaux. Certaines d'entre elles se révèlent être tout à fait adaptées et performantes pour commander la machine dans les zones de faible vitesse. Nous proposons ensuite une méthode systématique de construction d'une commande optimisée. Les signaux sont calculés pour minimiser les harmoniques de courant et les pulsations de couple. Cette méthode est appliquée à un exemple concret, et la commande est implantée sur le microcontrôleur 80C196KC. La simulation des régimes établis permet d'affiner les études qualitatives des signaux. La bonne concordance entre les résultats expérimentaux et les résultats théoriques permet de confirmer la conservation des caractéristiques des signaux par la méthode de génération en temps réel. L'étude de l'association de la commande optimisée et d'une loi de contrôle vectoriel permet enfin de prouver la faisabilité d'un tel contrôle. Elle permet d'envisager l'amélioration des performances des entraînements de grande puissance en régimes permanent et transitoire simultanément.

L’optimisation de l’efficacité énergétique des machines électriques constitue un domaine de recherche bien développé et fait partie des objectifs de plusieurs accords internationaux comme le projet Energie-Climat de la Commission Européenne visant l’amélioration de 20% d’efficacité pour 2020, encore étendu pour 2030 avec des objectifs plus importants. Ainsi, cette thèse propose un procédé d’optimisation du rendement du moteur asynchrone en agissant sur les paramètres du contrôle. Pour atteindre cet objectif, le flux dans l’entrefer est adapté selon un tableau de flux optimal calculé hors ligne pour tous les points de fonctionnement possibles. Ce flux est déterminé avec le plus haut degré de précision possible en se basant sur un modèle dynamique de la machine développé dans ces travaux. Ce dernier pallie le point faible du modèle dynamique classique, en prenant en compte l’effet des pertes fer. Le modèle des pertes fer utilisé est celui de Bertotti, qui les évalue en fonction de la fréquence et de l’amplitude du champ magnétique. Les pertes sont alors représentées par une résistance variable, continuellement évaluée selon le point de fonctionnement. Le tableau de flux optimal obtenu est fonction des conditions d’opération repérées dans le plan couple-vitesse. Ainsi l’étude montre que le flux peut être optimisé pour des valeurs de couple sensiblement inférieures à environ la moitié du couple nominal, ce seuil variant en fonction de la vitesse. La méthode d’optimisation proposée est simulée puis testée pour le contrôle scalaire et le contrôle vectoriel indirect par orientation de flux rotorique, afin de montrer la généricité de l’approche. La validation est conduite sur une maquette expérimentale d’une puissance de 5.5 kW et pour 2 machines asynchrones de générations différentes (IE2 et IE3). Les résultats obtenus montrent la réduction des pertes dans la machine et donc une amélioration du rendement global, tout en préservant un comportement dynamique satisfaisant. L’optimisation de l’efficacité énergétique est ainsi validée pour les deux structures de contrôle et pour les deux types de machine. Outre une comparaison avec la simulation, la solution proposée est comparée aux méthodes existantes afin d’en apprécier l’efficacité. / Energy efficiency optimization of electric machines is an important research field and is part of the objectives of several international projects such as the European Commission Climate and Energy package which has set itself a 20% energy savings target by 2020, and was extended for 2030 with higher targets. Therefore, this thesis proposes an efficiency optimization method of the Induction Machine (IM) through the variation of the control parameters. To achieve this goal, the flux in the airgap is modified according to an optimal flux table computed off-line for all possible operating points. The flux table is calculated with the best possible accuracy through an improved dynamic model of the IM, developed in these works. The latter avoids the main drawback of the classic dynamic model, by considering the effect of core losses. The core loss model established by Bertotti is used. It depends on the frequency and the amplitude of the magnetic field. The losses are then represented by a variable resistor, continuously evaluated according to the operating point. The established optimal flux table is a function of the operating conditions in terms of torque and speed. Indeed, the results show that the flux can be optimized for torque values less than about half the rated torque, and that this threshold is influenced by the speed. The proposed optimization method is simulated, then tested for the scalar control and the field-oriented control, in order to show the genericity of the proposed approach. The validation is carried on an experimental test bench for two 5.5 kW induction motors of different efficiency standards (IE2 and IE3). The results obtained show the reduction of the losses in the motor, thus an improvement of the overall efficiency while preserving a satisfactory dynamic behavior. Consequently, the optimization of the energy efficiency is validated for the two control structures and for the two studied motors. In addition to the validation of the simulation results, the proposed approach is compared to existing methods to assess its effectiveness

Ce mémoire traite de la problématique d’hybridation éolienne-hydrolienne. Elle pose d’abord l’hypothèse d’une éolienne basée sur une Machine Synchrone à Aimants Permanents (MSAP) et une hydrolienne utilisant une Machine Asynchrone à Double Alimentation (MADA). Puis, elle présente la modélisation des différents éléments qui composent chacune des chaines de conversion, de la turbine à la connexion au réseau en passant par la machine électrique et les convertisseurs statiques. Des stratégies de commande y sont aussi développées. Celles-ci permettent d’extraire le maximum d’énergie tout en tenant compte des limites des systèmes. La thèse étudie également deux possibilités de couplage d’une éolienne et hydrolienne qui toutes deux utilisent une MSAP. Les résultats de simulation obtenus des modèles que nous avons développés dans l’environnement Matlab/Simulink/ SimpowerSystem permettent de valider les stratégies de commande utilisées et de conclure qu’un bon choix serait d’opter pour le couplage au niveau du bus continu. / AThis thesis addresses the problem of wind-tidal turbines hybridization. It first raises the hypothesis of a wind turbine based on Synchronous Permanent Magnet Machine (PMSM) and a tidal using a Double-Fed Induction Generator (DFIG). So, it presents the modeling of different elements that make up each system studied, from the turbine to the network connection through the electric machine and static converters. Control strategies are also developed. These are used to extract the maximum energy while taking into account the limitations of the systems. The thesis also examines two possible coupling of wind and tidal turbines which both use a PMSM. The simulation results of the models that we have developed in Matlab / Simulink / SimpowerSystem allow to validate the control strategies and conclude that a good choice would be to opt for coupling to the DC bus.