Comme tout processus industriel, un système photovoltaïque peut être soumis, au cours de son fonctionnement, à différents défauts et anomalies conduisant à une baisse de la performance du système et voire à son indisponibilité. Permettre de diagnostiquer finement et de faire de la détection et de localisation de défauts dans une installation PV réduit les coûts de maintenance et surtout augmente la productivité. Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons spécifiquement à la détection et la localisation de défauts côté DC du système PV, c'est-à-dire du côté générateur PV. L'objectif de cette thèse est de proposer, en prenant le moins de mesures possibles pour respecter les contraintes économiques, un algorithme pour détecter et localiser des défauts conduisant à une baisse de production. Pour cela, le choix s'est porté sur l'analyse de la caractéristique I-V du générateur PV pour les différents modes de fonctionnement considérés. Cette analyse a conduit à utiliser la méthode d'inférence pour effectuer le diagnostic de l'installation. Cette démarche a été validée par des expérimentations sur site, des simulations temps-réel et hors temps-réel.

Durant leurs utilisations, les produits électroniques sont soumis à des décharges électrostatiques (en anglais : ESD - ElectroStatic Discharge) pouvant induire des erreurs de fonctionnements et/ou leur destructions. Pour s'affranchir de ce type de défaillances, des tests sont effectués dans l'industrie suivant différents standards, comme l'IEC61000-4-2 ou l'ISO10605 pour l'automobile. Lorsqu'une défaillance du produit est révélée, il n'existe aucun outil, aucune méthode permettant d'analyser ou de prédire le comportement du système. Les concepteurs doivent remanier le produit jusqu'à ce que celui-ci remplisse les exigences du standard ou des clients, sans avoir suffisamment de méthodes d'investigation pour comprendre les mécanismes de dégradation durant la décharge. Ceci peut conduire à de nombreuses conceptions avant de trouver une solution qui n'est pas forcément la plus efficace et la plus économique. Les travaux présentés dans ce document sont orientés sur le développement de méthodes de modélisation et de caractérisation permettant d'analyser un système et de comprendre les modes de propagation et de défaillance lorsque survient une décharge électrostatique sur une carte électronique. Etant donné les niveaux de complexité qu'il faut gérer pour un système complet, la méthodologie de modélisation mise en œuvre est basée sur une description comportementale hiérarchique utilisant le langage VHDL-AMS. Cette méthode est destinée à analyser la propagation du courant de décharge dans un système depuis un générateur ESD jusqu'aux phénomènes internes à la puce. En parallèle nous avons été amenés à développer, sur la base de méthodes existantes, des techniques de mesure permettant une investigation plus poussée que celles proposées dans les standards. Les mesures, obtenues à l'aide ces techniques permettent de réaliser des corrélations avec les simulations. Toute cette approche a été validée au travers de trois cas d'étude. Grâce à ces méthodes cette thèse propose aux concepteurs de système des outils leur permettant d'analyser l'impacte d'un phénomène ESD dans un système aussi bien d'un point de vue robustesse que susceptibilité.

L'objet de ce travail de recherche consiste à développer une méthode d'analyse et d'interprétation permettant de prévoir, sans simulation, l'effet de couplage de zones et de composants passifs sur le comportement d'un bâtiment. Cette méthode d'analyse du couplage des zones repose sur la synthèse modale. La technique de raccordement des modèles est basée sur le recouvrement d'une partie commune aux zones couplées. Cette analyse, à partir de cas simples de bâtiments, a permis d'identifier trois types de couplage dynamique: rapide, lent et glissant. L'analyse du couplage a également rendu possible la formulation de règles concernant la réduction de modèles locaux. L'association de la synthèse modale et de la réduction des modèles de zones a conduit à une bonne reconstitution du comportement d'un bâtiment multizone. La validation de cette approche a été conclue par la simulation du comportement thermique de bâtiments basée sur des modèles synthétisés réduits.

L'objectif de la thèse était d'étudier la faisabilité du stockage solide de l'hydrogène sous forme d'hydrure de magnésium (MgH2).<br />Dans un premier temps la poudre de MgH2 activé a été caractérisée d'un point de vue cinétique, thermodynamique, et thermique. Les cinétiques d'absorption / désorption de l'hydrogène s'avèrent très sensibles à une exposition des poudres à l'air.<br />La réaction d'hydruration, très exothermique, nécessite d'évacuer très rapidement la chaleur pour charger un réservoir dans un temps raisonnable. Afin d'augmenter la conductivité thermique, un procédé de mise en forme du matériau avec ajout de graphite naturel expansé (GNE) a été développé. Cette mise en forme permet d'obtenir des disques solides et usinables d'MgH2 activé de porosité réduite, présentant une densité volumique de stockage deux fois plus élevée que la poudre libre, et dont la manipulation est plus facile et sûre.<br />L'analyse du comportement thermique et des flux gazeux a d'abord été menée avec un réservoir de faible capacité (90 Nl d'H2) mais permettant de s'adapter à des configurations expérimentales variées. Un second réservoir a été conçu pour répondre aux spécificités des composites "MgH2 + GNE". Ce réservoir permet d'absorber 1200 Nl (105 g d'H.) en 45 minutes, avec une densité volumique système équivalente à celle d'une bouteille d'hydrogène comprimé à 480 bars.<br />Simultanément, un modèle numérique du comportement des réservoirs de MgH2 a été développé à l'aide du logiciel Fluent®. Les simulations numériques des chargements et des déchargements concordent avec l'expérience et expliquent le comportement réactionnel du matériau.

Les particules en suspension transportées dans les réseaux hydrographiques résultent des processus de rivière et des apports depuis les versants. Nous avons étudié dans cette thèse la dynamique des tailles de particules le long du continuum versant-rivière afin d'apporter des éléments de réponse à la réflexion aujourd'hui menée sur les distances de transport et sur le concept de connectivité sédimentaire. Des observations de terrain sont menées à l'exutoire d'un bassin versant de tête (~20 km²). Elles mettent en évidence une corrélation positive entre débit liquide et taille des particules. L'établissement et la mise en oeuvre d'un protocole de mesure original montre que les particules sont agrégées. A cette échelle, les apports des versants semblent importants pour expliquer les variations de taille des particules. Des expériences de laboratoire utilisant un canal annulaire sont menées et indiquent qu'une partie de ces variations peut être attribuée à la désagrégation ou à la floculation des particules dans l'écoulement. Des variations de taille notables sont dues au type de sol. Elles sont moindres à la fin des évènements schématiques simulés en canal, suggérant que l'écoulement prend une part prépondérante pour expliquer les variations de taille des particules. Cet effet du type de sol a motivé l'étude des processus de versant, et en particulier ceux de la pluie. Des expériences de simulations de pluie menées en laboratoire (~1 m²) sur deux sols révèlent que l'augmentation de l'énergie cinétique de la pluie a tendance à générer des agrégats plus fins. Une paramétrisation du détachement par la pluie par fraction granulométrique est développée sur la base de ces expériences et implémentée au sein de deux modèles numériques d'érosion hydrique à base physique. Les simulations numériques confirment que cette tendance a des impacts sur les exports à l'échelle du versant. Enfin, des variations de granulométrie en lien avec l'énergie cinétique de la pluie sont perceptibles lors d'observations de terrain à l'échelle du versant (~ 100 m²), confirmant l'importance d'une description correcte du forçage pluviométrique.

Cette habilitation à diriger les recherches présente la synthèse des travaux contribuant au développement d'une méthodologie intégrée d'évaluation des impacts environnementaux pour les filières énergétiques. Dans un contexte d'échanges de biens de services à l'échelle mondiale, l'enjeu de l'évaluation de ces impacts environnementaux consiste à répondre aux questions suivantes : Quel impact environnemental ? pour quelle demande ou consommation ? en quel lieu géographique, à quel instant ou à quelle échelle de temps ? Mes travaux s'inscrivent dans une logique de définition d'un cadre conceptuel de référence adapté aux enjeux actuels et de sa mise en place progressive. L'intégration de la réalité spatio-temporelle dans cette méthodologie est un élément essentiel de la réflexion. Les éléments déterminants de ce cadre sont présentés au travers du concept DPSIR (demandes, pressions, états, impacts et réponses). Ils couvrent la compréhension des limites et de la pertinence de l'outil analyse de cycle de vie, et le développement d'une approche de calcul de performance environnementale géo-spatialisée pour une filière de production électrique. Les perspectives du développement de cette méthodologie intégrée d'évaluation sont décrites pour les filières énergétiques.

Dans ce mémoire, je présente essentiellement des travaux de recherche sur les machines à commutation de flux, à simple et à double excitation. A l'origine de ces travaux, il y a eu l'étude des pertes magnétiques dans les machines à réluctance variable à double saillance. Et en parallèle de ces travaux, il y a eu l'étude des limites thermiques et électroniques dans la conversion d'énergie d'une machine synchrone associée à son convertisseur et l'étude de l'optimisation sur cycles de fonctionnement des machines synchrones à encochage fractionnaire.

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.

L'industrie aéronautique, dans le cadre de l'avion plus électrique, met en oeuvre le remplacement d'actionneurs pneumatiques ou hydrauliques par des actionneurs électromécaniques. Cela permet de réduire le nombre de réseaux de distribution présents dans l'avion, de faciliter la maintenance et d'améliorer le rendement. Le but final est de réduire la masse et d'améliorer l'efficacité énergétique globale d'un avion pour réduire sa consommation en carburant. Les travaux de ce mémoire de thèse s'inscrivent donc la logique de réduction de la masse des convertisseurs tout en assurant des critères de perturbations CEM (Compatibilité ElectroMagnétique). En effet, les normes CEM sont de plus en plus contraignantes, en particulier les domaines sensibles tel que l'aéronautique. Les filtres CEM sont donc de plus en plus nombreux. Dans ces filtres, les composants magnétiques occupent plus de 50 % de la place et surtout de la masse. L'objectif de cette thèse est de faire émerger des solutions innovantes, en dotant les filtres CEM passifs d'un composant magnétique unique pour les perturbations de mode conduites afin de réduire sa masse. Afin de comprendre leur fonctionnement, suite à une étude bibliographique, nous avons réalisé une étude comparative de topologies à composant magnétique unique. Nous avons développé un outil de modélisation fréquentielle du composant magnétique unique. A partir d'une modélisation <> nous avons pu prendre en compte l'environnement du composant magnétique (Réseau Stabilisateur d'Impédance de Ligne (RSIL), Source de perturbations, Capacités) et une modélisation plus fine des propriétés magnétiques du composant. Grâce à un modèle gyrateur-capacité, nous avons pu prédire les performances du filtre complet dans son environnement et l'optimiser. Cette étude nous a permis de réaliser une topologie de composant magnétique unique plus compacte et plus performante que la topologie existante. Par ailleurs, nous avons démontré la faisabilité de l'intégration sur PCB (Printed Board Circuit) d'alliage nanocristallin en réalisant une autre topologie de composant unique basée sur les mêmes facteurs que la précédente mais intégrée dans un PCB. Les verrous technologiques auxquels nous avons été confrontés et les solutions que nous avons proposées pour les résoudre sont détaillés dans le mémoire.

Dans une vision de transports plus économiques, l'apport des matériaux composites est une solution technologique importante pour l'industrie aéronautique, même si cela ouvre de nouvelles questions de compatibilité électromagnétique sur l'ensemble du système et nécessite l'utilisation d'outils de simulation adaptés. Cette thèse présente l'évaluation de cette mutation technologique vis-à-vis de la problématique foudre. Les méthodes conventionnellement utiliséesdans le cadre de la modélisation électromagnétique en 3D des effets indirects de foudre sur les aéronefs s'avèrent limitées car la prise en compte de toutes les particularités géométriques ouphysiques des dispositifs étudiés est difficile. Dans le cadre du Projet PREFACE (PRojet d'ÉtudeFoudre sur Avion Composite plus Électrique), ces travaux de thèse proposent d'évaluer desméthodes de modélisation non conventionnelles dans le domaine de l'aéronautique et enparticulier la méthode intégrale de recherche de schémas électriques équivalents localisés (PEEC).Une maquette composite de type caisson a été conçue et réalisée afin de représenter la structureminimale d'une section de fuselage, incluant du câblage intérieur. Des mesures ont été effectuéespour étudier et évaluer les mécanismes de couplages électromagnétiques entre les structurescomposites et les dispositifs internes après injection d'un courant, en particulier dans le cadre dela problématique de l'agression foudre. Une comparaison avec des modélisations PEEC (codeInCa3D) dans différentes configurations a permis avec succès de comprendre les phénomènesphysiques mis en jeu. Les avantages de cette approche apparaissent très nettement quand il s'agitde prendre en compte les différents paramètres dimensionnant pour déterminer la répartition descourants sur la structure et sur les câbles connectés à l'intérieur. Ceci permet de formuler desrègles générales de conception des protections des équipements internes qui peuvent êtreappliquées sur les avions à moindre coût.