Ces travaux présentent l'étude de transformateurs par voie acoustique, basés sur la technologie CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer ), visant à développer des composants monolithiques assurant l'isolation électrique au sein de la commande des interrupteurs à semi-conducteurs. S'agissant de microsystèmes électromécaniques, les CMUTs offrent des perspectives intéressantes en terme d'intégrabilité monolithique avec les interrupteurs à semi-conducteurs. L'architecture proposée est constituée de deux transducteurs CMUTs de part et d'autre d'un substrat en silicium. Un outil de modélisation a été développé dans le but de prédire le comportement du transformateur. Des protocoles de mesure du rendement des dispositifs fabriqués ont été mis en place permettant une évaluation quantitative des performances des prototypes (un rendement de 32 % est atteint avec une marge de progression à 60 %). L'exploitation du modèle développé, et validé par les résultats de caractérisation, a permis de mettre en évidence les limites et perspectives d'amélioration de ces dispositifs. / This work is a study of CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transduer)based acoustical transformers as a step in the development of insulating components in semiconductor switches control chain. CMUT transducers being electromechanical systems (MEMS), their monolithic integration with semiconductor switches is full of interesting perspectives . The proposed architecture consists of two CMUTs layered on each side of a silicon substrate. A computational tool was designed to predict the behaviour of the transformer. Measurement protocols of the power efficiency of the constructed transformers were set up and allowed to quantify the prototypes' performances (A 32 % efficiency is currently reached, with improvements attainable up to 60 %). Exploring the results of the developed model, validated by bench measurements, allowed to determine the current limits of the transformers as well as perspectives of improvement.

Dans le domaine du véhicule électrique, la chaîne de traction allant de la batterie de stockage aux roues en passant par le moteur constitue le cœur du système. Elle bénéficie régulièrement d’innovations technologiques rendant ce véhicule de plus en plus attractif. Actuellement, les motorisations proposées par les constructeurs sont classiques, de type synchrone à rotor bobiné, à aimant permanent ou asynchrone. De conception éprouvée et dotées de lois de commande complexes et parfaitement maîtrisées, elles offrent de bonnes performances.Cependant, les industriels explorent de nouvelles motorisations moins conventionnelles permettant de réduire leur coût de fabrication, tout en maintenant les performances. Une des solutions possibles est la machine à réluctance variable à double saillance (MRVDS). En effet, elle est de conception simple et constituée de matériaux peu couteux. Son rotor complètement passif lui confère une très bonne robustesse et une vitesse de rotation élevée, nécessaire à une certaine compacité.Néanmoins, son pilotage est beaucoup plus complexe que pour les autres machines, elle est relativement bruyante et son couple présente des ondulations non négligeables.Nos travaux ont pour but de contribuer à l’amélioration des performances de la MRVDS du point de vue contrôle, caractéristiques de couple et efficacité énergétique sur une plage de vitesse importante. Ils ont alors été conduits selon deux axes : un axe commande et un axe conception.Afin de satisfaire un contrôle du couple le plus parfait possible, de nouveaux régulateurs de courant à la fois performants et relativement simples à implémenter sur cible logicielle ont été présenté dans un premier temps. Ensuite, nous avons proposé une implémentation partitionnée de la commande de la MRVDS sur cibles logicielle et matérielle. L’objectif est ici de conserver les performances de la commande dans le cas de l’utilisation d’un processeur économique, dont la période d’échantillonnage serait relativement importante, et tout particulièrement à haute vitesse. Une carte FPGA (Fied Programmable Gate Array) a alors été mise en œuvre.Pour améliorer les caractéristiques de couple en fonction de la vitesse ainsi que le rendement de l’ensemble moteur-convertisseur, une nouvelle structure de MRVDS non conventionnelle a été proposée. Elle est munie d’un bobinage auxiliaire créant une excitation magnétique dans chaque phase.Une étude a d’abord été menée à l’aide de simulations basées sur un nouveau modèle. Elle a permis de mettre en évidence les avantages d’une excitation par rapport à une MRVDS classique. Afin de valider les résultats, un prototype a ensuite été conçu, réalisé et expérimenté.Une part importante de ces travaux a ainsi été consacrée à la mise en œuvre de plateformes expérimentales et à la réalisation de nombreux essais permettant de valider les développements théoriques, tant du point de vue commande sur une MRVDS 8/6 que conception sur une MRVDS 6/4. / For electric vehicles, traction from storage battery to the wheels through the engine is the heart of the system. It regularly enjoys technological innovations making this vehicle more attractive. Currently, machines offered by manufacturers are classic, synchronous and induction machines. With complex laws, they offer good performance.However, manufacturers are exploring new unconventional machines to reduce their manufacturing cost while maintaining performance. One possible solution is the switched reluctance machine (SRM). Indeed, its design is simple and made of inexpensive materials. Its rotor completely passive gives it a very good robustness and high rotational speed required for certain compactness. However, its operation is much more complex than for other machines, it is relatively noisy and has significant torque ripple.Our work contributes to the improvement of SRM’s performance in terms of control torque characteristics and global efficiency over a large range speed. They were driven on two axes: one control axis and one design axis.To satisfy a torque control as perfect as possible, new currents controller both efficient and relatively simple to implement on software target were first presented. Then we proposed a SRM's control implementation on hardware and software targets. The objective is to maintain the performances in the case of an important sampling period, especially at high speeds. So an FPGA circuit (Fied Programmable Gate Array) was used.To improve torque characteristics depending on the speed, and global efficiency, a new SRM structure has been proposed. It is provided with an auxiliary coil creating a magnetic excitation in each phase. A study was initially conducted using simulations based on a new model. It helped to highlight the benefits of excitement compared to a conventional SRM. To validate the results, a prototype was then designed, built and tested.An important part of this work has been devoted to the implementation of experimental platforms and implementation of numerous tests to validate the theoretical developments, both in terms of control on a 8/6 SRM and design on a 6/4 SRM.

Le travail de recherche présenté dans ce mémoire de thèse, qui s’est déroulée dans le cadre d’un dispositif CIFRE (Conventions Industrielles de Formation par la Recherche) en collaboration avec le pôle géophysique du CEBTP à clermont-ferrand et le laboratoire Magmas et Volcans de l’UCA. Ce travail porte sur l’amélioration du rendement de la méthode géophysique électromagnétique de sub-surface. L’idée est de parvenir à extraire plus d’informations à partir des données électromagnétiques en gardant une méthode de prospection proche des méthodes classiques actuelles. Les techniques électromagnétiques (EM) sont des méthodes géophysiques fondées sur la mesure des variations de champs magnétiques et sont utilisé pour réaliser des mesures des caractéristiques électriques des sols. Ces appareils EM sont dits inductifs et ne nécessitent donc pas de contact avec le sol. Ils peuvent donc être mis en œuvre avec une vitesse d’acquisition plus importante que la plupart des autres méthodes géophysiques (profils électriques, gravimétrie, sismique...).Dans le cadre de ce travail, différents développements ont été effectués pour répondre à la problématique de l’amélioration des outils de prospection EM. La prospection sur le terrain a été améliorée grâce au développement d’un prototype de système d’acquisition automatisé. Celui ci est composé d’un conductivimètre (EM-31), d’un chariot support en fibre de verre, d’un GPS et d’un ordinateur assurant un enregistrement continu et géo-référencé des données à l’aide d’un programme spécialement conçu en Python.Ce mémoire présente également une procédure de correction des valeurs du conductivimètre EM-31, notamment la correction des effets de la hauteur de l’appareil par rapport au sol.Un programme Matlab a également spécifiquement été conçu pour le traitement automatisé de données EM. Ce programme permet de disposer rapidement des outils de base pour le traitement et la bonne visualisation des données.Deux études de cas ont été réalisées dans le cadre de ce travail doctoral.La première concerne une prospection linéaire d’une centaine de kilomètres sur des digues de protection contre les crues le long du fleuve Loire. Cette étude met en évidence les difficultés rencontrées lors d’une prospection de grande envergure et permet d’identifier les problématiques d’une étude géophysique à grande échelle, notamment la gestion du grand nombre de données. Cela contraint le choix de la méthodologie de prospection et permet de mettre en place les procédures d’automatisation des traitements.La seconde étude concerne la mise en œuvre des outils EM sur des terrains de nature volcanique. La prospection EM a su s’avérer très efficace pour la cartographie de nombreux sites archéologiques. Cependant les sols et les roches en région volcaniques sont connus pour avoir des effets magnétiques forts. Il s’agit ici dans le cadre d’une prospection archéologique, de déterminer plus précisément les effets magnétiques du sous-sol sur la mesure EM. / This study has been conducted in the framework of the CIFRE doctoral contract, in collaboration with the Ginger CEBTP Geophysics pole and the “Laboratoire Magmas et Volcans”. The main objective of this work is to improve the performance of the sub-surface electromagnetic induction method.The principle is to retrieve more information from electromagnetic data keeping a prospecting method close to current field methods. Electromagnetic (EM) methods are based upon magnetic fields variations in order to to measure electrical characteristics of soils. EM devices are inductive and so don’t need contact with the ground. Thus they can be implemented faster than most of others geophysical methods (seismic, electrical profiles, gravimetry). In this framework, several developments have been performed to respond to the improvement of EM prospecting methods. The field survey was improved by the development of an automated acquisition system including a conductivimeter (EM-31) mounted on a fibreglass cart with a GPS receiver and a computer running a special Python program which ensure continuous data recording and geo-reference. In this thesis we present a correction procedure for the EM-31 conductivimeter values, in particular the device height above the ground. A Matlab program was also specifically conceived for automated EM data processing. It combines basic data processing and visualization tools. Two case studies was conducted during this doctoral work. The first one is about a hundred kilometers of linear prospecting along the Loire protection dykes (France). This study highlights the difficulties of large scale geophysical prospecting and allows to identify specific issues such as management of large data number. This influence the prospecting methodology and allows implementation of adapted automatized data processing. The second case study is about the implementation of EM devices on volcanic fields. Several archaeological sites has been mapped using EM methods. However in volcanic regions, soils and rocks are known to have strong magnetic effects. In this specific case of an archaeological study the purpose is to determine precisely the magnetic effects of soils on EM measures.

La présente thèse porte sur des travaux expérimentaux et de modélisation visant à étudier les processus bactériens et algaux au sein d’une lagune a haut rendement algal (HRAP). Un système pilote HRAP a été construit et les impacts des différentes conditions opérationnelles sur l’hydrodynamique et le transfert gaz/liquide du pilote ont été étudiés. De plus, le rapport d'inoculation optimal entre les algues et les bactéries (Al-Bac) a également été étudié. La biomasse Al-Bac a ensuite été inoculée dans le système HRAP pour une évaluation à long terme du traitement des eaux usées et de la récupération des nutriments. Le HRAP dans cette étude peut être appliqué en traitement secondaire de eaux usées ou comme étape primaire éliminant rapidement les charges élevées de DCO et de TKN des retour en tête de digesteurs anaérobies (centrats). Les résultats expérimentaux obtenus ont également été utilisés pour calibrer et valider des modèles de type « boîte noire » et mécanistes. Les deux modèles peuvent décrire le fonctionnement à long terme du système. Le premier permet ainsi d'évaluer rapidement les performances du système ainsi que de le dimensionner, tandis que le second simule avec succès les résultats à long (général) et à court (détaillé) terme. L'étape suivante devrait être l'application du système à grande échelle. / The thesis focused on both experimental and modeling works aiming to investigate the algal bacterial processes in High-Rate Algal Pond (HRAP) system. A pilot HRAP system was built and the impacts of different operational conditions on hydraulic and gas transfer rate of the pilot were investigated. Moreover, optimal inoculation ratio between algae and bacteria (Al-Bac) was also studied. The Al-Bac biomass was theninoculated in the HRAP system for long term assessment of wastewater treatment and nutrient recovery. The HRAP in this study can be applied for secondary treatment application or as a primary step removing rapidly high loads of COD and TKN from centrate wastewater. Experimental results obtained were also employed in calibrating and validating black box and comprehensive algal bacterial models. Both models coulddescribe the system in long term. The former was adequate for giving quick assessment of the system performance as well as sizing application while the latter successfully simulated the results both in long (general) and short (detailed) time scale. A next step should be applying the system in large scale.

L’ajout de diversité végétale est présenté comme un moyen d’améliorer la durabilité des agrosystèmes. Cependant, il y a encore des manques importants de connaissances sur l’effet de la diversité végétale sur les processus à la base de l’élaboration des rendements. Les systèmes agroforestiers tropicaux couvrent une large gamme de diversité végétale ; ce sont donc de bons modèles pour étudier la relation entre diversité et productivité. Les systèmes agroforestiers de la région de Talamanca au Costa Rica sont particulièrement intéressants car au sein de communautés végétales complexes, ils comprennent des bananiers et des cacaoyers qui sont des cultures de rente importantes et dont la production peut facilement être quantifiée et analysée. Une autre spécificité de ces systèmes est qu’ils présentent des organisations spatiales particulièrement diverses. Analyser comment la diversité des plantes et son organisation influe sur les performances de ces systèmes est particulièrement complexe et nécessite le développement de nouvelles approches. Les objectifs de cette thèse étaient d’étudier : i) quels facteurs affectent la relation entre diversité végétale et productivité ? ii) Comment la diversité végétale influence la productivité globale des systèmes agroforestiers ? et iii) Comment la structure spatiales des communautés de plantes cultivées influence leurs rendements ?Tout d’abord, une méta-analyse a été menée afin d’étudier la relation entre diversité végétale et production dans une très large gamme de systèmes naturels et cultivés. Cette analyse a notamment traité du rôle de la latitude, du climat et de la structure de la canopée sur cette relation. Elle a montré que le gain lié à la diversité végétal tend à diminuer avec la magnitude de cette diversité. Nos résultats montrent également que la réponse de la productivité à la richesse spécifique en plantes dépend énormément du type de communauté considéré, notamment si la communauté comprend des arbres.Ensuite, un réseau de 180 placettes situées dans 20 parcelles d’agriculteurs a été étudié dans la région de Talamanca. Pendant un an, la production de chaque plante a été évaluée. Cette production a ensuite été convertie en revenus en accord avec les prix du marché local. Alors qu’un effet positif de la diversité végétale cultivée a été observé sur le revenu globale (de chaque placette), cet effet était très contrasté si on le considérait séparément pour les différents groupes fonctionnels. Cet effet était positif pour les plantes des groupes appartenant aux strates hautes et négatif pour les plantes des groupes appartenant aux strates basses. Ces résultats suggèrent que la complémentarité entre plantes était plus forte pour les plantes des strates hautes et qu’inversement la compétition était plus forte dans les strates plus basses.La seconde phase de l’analyse des données de ce réseau de parcelles a visé à étudier l’effet du voisinage de chaque bananier ou cacaoyer sur leur production. Une approche d’analyse individu-centrée a été développée afin de déterminer si le nombre de voisins d’un groupe donné dans un rayon donné était un bon prédicteur de la croissance ou du rendement de chaque bananier ou cacaoyer. Les résultats montrent que la distance à laquelle la production d’un bananier ou d’un cacaoyer est affectée par ses voisins dépend de la taille de ces. De manière surprenante, les grands arbres ont eu un effet plus faible que les arbres plus petits. Cela suggère que des densités modérées de grands arbres pourraient être compatibles avec une production de bananiers et de cacaoyer avec un haut niveau de rendement. Ces résultats ont été discutés en termes de complémentarité et compétition pour la lumière. Des pistes d’organisation sont proposées et discutées au regard de la maximisation des rendements des cultures de rente et des autres cultures mais aussi dans la provision de services écosystémiques au sens large. / Adding plant diversity is increasingly presented as a mean to improve the sustainability of agrosystems. However, there is still a lack of knowledge on how plant functional diversity alters processes that support production. Because they cover a broad range of plant diversity, agroforestry systems in the tropics are a good case study to better understand the diversity-production relation. Agroforestry systems in the Talamanca region in Costa Rica are particularly interesting because among the cultivated plants they encompass, banana and cacao are two cash crops of major importance and for which production can easily be quantified and analyzed. Another specificity of these systems is that their vertical and horizontal organization is particularly diverse. Understanding how plant diversity and its organization alter the performances of these complex systems is particularly challenging and requires developing new approaches. The objectives of this thesis were to address the following questions: i) Which factors affect the relationship between plant diversity and productivity? ii) How plant diversity influences the global productivity of agroforestry systems? and iii) How the spatial structure of the plant community affects yields?First, a meta-analysis was carried out to address the diversity-production issue among a very broad range of systems world-wide. This analysis focused on how latitude, climate, and canopy structure modify the effect of plant richness on productivity of agricultural and natural ecosystems. It showed that the gain per unit of diversity added decreased as plant richness increased. Our findings also showed that the response of productivity to plant richness largely depends on the type of plants in the community, especially if the community includes trees.Then, we extensively studied the diversity and the productivity of 180 plots located within 20 fields in the Talamanca region. A global evaluation of the productivity of these systems was possible with the estimation of the production of each plant during 1 year. This production was converted into income according to local market prices. While we observed a global positive effect of plant diversity on global income, this effect was contrasted according to the functional group considered (banana, cacao, other fruits, timber, firewood. When considering the functional group separately, there was a positive effect of plant diversity for higher strata groups and a negative effect for lower strata groups. This suggested that complementarity between plants was stronger than competition for those plants occupying the higher strata of the canopy but that competition was stronger than complementarity for plants occupying the lower strata of the canopy.The second part of the analysis of the Talamanca fields dataset focused on the effect of neighbouring plants on the production of banana and cacao plants. An individual-based analysis was developed to determine whether the number of neighbouring plants of a given functional groups explained the potential yield of each banana or cacao plant. We found that the distance at which other plants alters the yield of banana or cacao plants was greater for larger functional groups (fruit or wood trees) than for smaller ones (cacao trees or banana plants). Interestingly, higher strata trees had a smaller effect than lower strata trees, suggesting that moderate densities of tall trees could be compatible with high banana and cacao production. These findings were discussed in terms of complementary and competition with respect to the availability of light at higher and lower strata of the canopy. On an applied perspective, our results suggest that productivity could be maximized by a reasonably number of plant species, and then we proposed new direction to organize fields in order to maximize the production of cash crops while providing supplementary income for farmers and ecosystem services.

Dans son environnement, la plante interagit sans cesse avec des microorganismes. Elle est confrontée à une variété de microorganismes bénéfiques, neutres ou pathogènes, qui sont fortement dépendants des ressources carbonées que la plante libère dans le sol, leur conférant ainsi un apport de nutriments et d’énergie nécessaire à leur développement. La mycorhize à arbuscules est une symbiose mutualiste formée par 80% des plantes terrestres datant de l’Ordovicien, i.e. environ 450 millions d’années avant notre ère. L’ensemble des travaux de recherche présenté au sein de ce manuscrit, s’inscrit dans le cadre de deux objectifs généraux : (i) acquérir une meilleure compréhension des mécanismes à l’origine des relations trophiques chez la plante mycorhizée, et (ii) étudier l’impact de la mycorhization sur la production végétale tant en terme de quantité que de qualité. Nous avons étudié la réponse à la mycorhization de variétés anciennes de blé afin d’appréhender s’il existait une différence dans un environnement semi-contrôlé (serres) ou dans un environnement non contrôlées (champ), et/ou en fonction de la communauté de champignons mycorhiziens à arbuscules présente. Nos résultats ont mis en évidence que la mycorhization et la nature des champignons mycorhiziens arbusculaires endogènes peuvent influer sur le rendement au stade tallage, même chez des variétés de blé ayant une faible capacité mycorhizogène. Nous avons aussi illustré l’importance de bien choisir les critères utilisés pour mesurer ce gain éventuel. Dans un deuxième axe de recherche nous nous sommes intéressés à l’impact de la mycorhize à arbuscules sur le développement de la tomate Micro-Tom, et les échanges trophiques au cours de l’interaction. Nous avons pu mettre en évidence, grâce à une analyse multivariée, à la fois des différences de comportement parmi les plantes particulièrement aux stades fruit vert mature et fruit rouge mature selon la nature des champignons mycorhiziens à arbuscules présents, et des potentiels phénomènes d’interaction entre deux souches de champignons mycorhiziens à arbuscules; nos résultats confirmant que les arbuscules ne sont pas les seules sites d’échanges dans la mycorhize à arbuscules. Le troisième axe de ce travail a porté sur l’impact potentiel des méthodes de production de semences de variétés anciennes de tomate en condition de sécheresse, à la fois sur la communauté endogène de champignons mycorhiziens au champ, sur la tolérance de la plante au stress hydrique et sur la production végétale en terme de rendement et de qualité des fruits. Le site d’expérimentation se situait au Potager de santé (ferme de production de semences gérée par Pascal Poot). Nos résultats ne montrent aucune différence, en conditions de stress hydrique au champ, entre des variétés cultivées régulièrement sur ce site et des variétés commerciales. Alors, on peut se demander si d’autres facteurs liés au site d’exploitation, tels que les microorganismes interagissant avec les racines de la plante pourraient être à l’origine de la tolérance accrue au stress hydrique. Des travaux sont en cours au laboratoire pour étudier cette hypothèse. L’ensemble de ces travaux ouvrent la voie à de nouvelles recherches visant à élucider les mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation des échanges trophiques au cours de la mycorhize à arbuscules et à la valorisation des services écosystémiques rendus par la mycorhize à arbuscules au champ. / In its environment, the plant interacts constantly with microorganisms. It is confronted with a variety of beneficial, neutral or pathogenic microorganisms, which are highly dependent on the carbon resources that the plant releases into the soil, giving them a supply of nutrients and energy necessary for their development. The arbuscular mycorrhiza is a mutualistic symbiosis formed by 80% of terrestrial plants from the Ordovician period, i.e. about 450 million years ago. The research presented in this manuscript was focused on two main goals: (i) to gain a better understanding of the mechanisms underlying trophic relationships in the mycorrhizal plant, and (ii) to study the impact of mycorhization on plant production, both in terms of quantity and quality. We investigated the mycorrhizal response of wheat landraces in order to understand if there were differences in a semi-controlled environment (greenhouses) or in an uncontrolled environment (field), and / or depending on the community of mycorrhizal fungi. Our results showed that mycorrhization and the nature of endogenous arbuscular mycorrhizal fungi can affect yield, even in wheat varieties with low mycorrhizal ability. We also highlighted the importance of choosing the criteria used to measure this potential gain. In a second line of research, we were interested in the impact of arbuscular mycorrhiza on the development of Micro-Tom tomato, and the trophic exchanges during the interaction. Multivariate analysis revealed behavioral differences between plants at mature green fruit and red ripening stages depending on arbuscular mycorrhizal fungal strain, as well as potential interaction event between two arbuscular mycorrhiza fungus trains. Our results confirm that the arbuscules are not the only sites of exchange in arbuscular mycorrhiza. The third axis of this work focused on the potential impact of seed production methods of ancient tomato varieties in drought condition, both on the endogenous community of arbuscular mycorrhizal fungi in the field, on the tolerance of the plant to water stress and on crop production in terms of fruit yield and quality. The experimental site was located in the Potager de santé (seed farm managed by Pascal Poot). Our results show no difference, under conditions of water stress in the field, between varieties regularly cultivated on this site and commercial varieties. Then, one may wonder if other factors related to the exploitation site, such as the beneficial microorganisms interacting with the roots of the plants could be at the origin of the increased tolerance to water stress. Work is underway in the laboratory to study this hypothesis. All of this work paves the way for new research aimed at elucidating the molecular mechanisms involved in the regulation of trophic exchanges during arbuscular mycorrhizae and the valuation of the ecosystem services rendered by arbuscular mycorrhizae in the field.

Les travaux présentés ici proposent des convertisseurs d’énergie à haut rendement et très large dynamique de tension d’entrée, c'est-à-dire capables de fonctionner avec un rendement énergétique élevé sur une plage de tension d’entrée étendue (typiquement de 9V à 200V). De multiples tensions de réseaux sont standards dans l’industrie : elles sont spécifiques à un domaine (aéronautique, ferroviaire, …) et dépendent de la source primaire d’alimentation électrique (batterie d’accumulateurs, génératrice, …). Au sein d’un équipement embarqué, plusieurs réseaux peuvent cohabiter : une alimentation principale 110V et une alimentation de secours sur batterie 12V, par exemple. Le besoin de convertisseurs large dynamique d’entrée est donc une réalité, mais il n’existe sur le marché que peu de convertisseurs capables de réaliser une dynamique d’entrée supérieure à dix. Dans un premier temps, nous avons étudié les enjeux et les problématiques liés à la large dynamique d’entrée, afin de mieux cerner les limitations des topologies de puissance classiques. Nous avons ensuite traité le cas d’une architecture de conversion d’énergie de type série, dont nous avons amélioré le rendement énergétique grâce à l’utilisation de circuits d’aide à la commutation. Cette solution ayant des performances limitées, nous avons proposé de nouvelles architectures de convertisseurs DC/DC, de type parallèle, capables de supporter des dynamiques de tension d’entrée supérieures à vingt et ayant un rendement énergétique élevé (supérieur à 80%). Nous avons également étudié et mis en œuvre des stratégies de commande, numériques et analogiques, permettant de contrôler ces nouvelles topologies complexes. / Power converters are present in virtually every embedded system, but many standards of DC networks exist: the supply voltage is depending on how the power is generated (battery, alternator …) and can range from 12V to more than 115V. When an equipment must comply with a 110V main supply and 12V back-up supply, the use of a wide input voltage range DC/DC converter is mandatory. Since classical switched mode power converters cannot achieve simultaneously high efficiency and wide input voltage range, manufacturers rarely propose DC/DC converters with an input voltage range greater than 10. This work tackles the issue of wide input voltage power conversion. After discussing about designs trade off and problems that stem from a wide input range, we try to improve the overall efficiency of a classical buck-boost converter, by using non dissipative switching-aid circuits. We also proposed a novel two stages power converter capable of dealing with very wide input voltage ranges (more than 20), without a reduction of the power efficiency. Since those new converters are far more difficult to control, some theoretical analysis was performed and some practical tests were done using complex controls laws.

Cette thèse traite de la conception d’un convertisseur DC / DC destiné aux véhicules électriques et hybrides (2,5 kW, 400V/14V, 250kHz). Dérivé de la topologie LLC à résonance, ce convertisseur bénéficie des nombreux avantages propres à cette structure particulière. C’est ainsi que le prototype réalisé présente un rendement très élevé, une densité de puissance très forte avec des perturbations EMI très réduites. La première partie de cette thèse est consacrée à l’analyse théorique du circuit LLC afin de dégager un modèle de conversion et une stratégie de contrôle adaptée à l’application visée. Afin de conserver un rendement important sur une large plage de charge, une structure basée sur la mise en parallèle de deux modules LLC est proposée. Une nouvelle stratégie de contrôle à deux boucles est également proposée pour équilibrer le courant entre les deux modules. La seconde partie de la thèse fait appel à la simulation et à l’expérimentation. Il s’agit de minimiser la masse et l’encombrement tout en maximisant le rendement. Un composant magnétique spécial est conçu puis dimensionné pour intégrer le transformateur et diverses inductances de résonance. Ce convertisseur met également en œuvre un système de redressement synchrone robuste avec une compensation de phase, un module de puissance avec une résistance thermique très faible et un système de refroidissement efficace par air. Le rendement maximal mesuré est 95%. Le rendement demeure supérieur à 94% sur une plage de puissance s’étalant de 500 W à 2 kW. La densité de puissance est 1W/cm3. La CEM du convertisseur est développée dans cette thèse. / In this dissertation, a 2.5kW 400V/14V, 250kHz DC/DC converter prototype is developed targeted for electric vehicle/hybrid vehicle applications. Benefiting from numerous advantages brought by LLC resonant topology, this converter is able to perform high efficiency, high power density and low EMI. A first part of this dissertation is the theoretical analysis of LLC: topology analysis, electrical parameter calculation and control strategy. To arrange high output current, this thesis proposes parallel connected LLC structure with developed novel double loop control to realize an equal current distribution. The second part concerns on the system amelioration and efficiency improvement of developed LLC. A special transformer is dimensioned to integrate all magnetic components, and various types of power losses are quantified based on different realization modes and winding geometries to improve its efficiency. This converter also implements a robust synchronous rectification system with phase compensation, a power semiconductor module, and an air-cooling system. The power conversion performance of this prototype is presented and the developed prototype has a peak efficiency of 95% and efficiency is higher than 94% from 500W to 2kW, with a power density of 1W/cm3. The CEM analysis of this converter is also developed in this thesis.

La fission nucléaire consiste en la brisure d'un noyau lourd, généralement un actinide, en deux noyaux plus légers (ou trois dans quelques rares cas). Ce phénomène a été découvert par Hahn et Strassman en 1938. Très rapidement Meitner et Frisch proposèrent une explication théorique pour ce processus à l'aide du modèle de la goutte liquide. Depuis les modèles n'ont cessé d'évoluer et de se complexifier à travers l'ajout de nouveaux mécanismes et l'observation de nouveaux phénomènes. L'amélioration des modèles est un enjeu important à la fois pour la compréhension fondamentale du processus de fission mais aussi pour les applications. En effet, le dimensionnement des réacteurs futurs s'appuie de plus en plus sur des simulations numériques. Il devient dès lors primordial de réduire les incertitudes associées aux données utilisées. Cela passe alors par la validation des hypothèses sous-jacentes des modèles de fission nucléaire.Dans le cadre de cette thèse, on s'intéresse à deux aspects de la fission nucléaire qui permettront de tester la robustesse des théories. L'un des aspects concerne l'étude des fragments de fission issus de la région de la symétrie à travers la mesure des rendements et des distributions en énergie cinétique. L'autre aspect étudié est le moment angulaire des fragments de fission.Afin d'accéder au moment angulaire des fragments de fission, l'une des possibilités est d'analyser les propriétés des particules promptes, qui est l'une des ambitions du projet FIPPS (FIssion Product Prompt gamma-ray Spectrometer). Une partie de ce travail a été de caractériser les propriétés des spectromètres magnétiques gazeux à travers des mesures expérimentales et le développement d'une simulation Monte Carlo.La seconde partie de ce travail a consisté en la mesure de rapports isomériques et en l'extraction de la distribution du moment angulaire des fragments de fission à l'aide d'un code de désexcitaiton nucléaire. La mesure d'un noyau doublement magique ($^{132}$Sn) permet de mettre en lumière les limites actuelles des modèles de fission.Enfin la dernière partie de ce travail porte sur la mesure des rendements et des distributions en énergie cinétique des fragments de fission. Certains modèles prédisent l'existence de modes dans la fission nucléaire. La région des masses symétriques est dès lors un lieu de choix pour vérifier la validité de ces affirmations.Il est à noter qu'en parallèle de ces études, un accent fort a été mis sur le développement de méthodes d'analyse s'appuyant sur des outils statistiques afin notamment d'améliorer l'évaluation des incertitudes expérimentales. / Nuclear fission consists in splitting a nucleus, in general an actinide, into smaller nuclei. Despite nuclear fission was discovered in 1939 by Hahn and Strassman, fission models cannot predict the fission observables with an acceptable accuracy for nuclear fuel cycle studies for instance. Improvement of fission models is an important issue for the knowledge of the process itself and for the applications. To reduce uncertainties of the nuclear data used in a nuclear reactor simulation, a validation of the models hypothesis is mandatory.In this work, two features of the nuclear fission were investigated in order to test the resistance of the theories. One aspect is the study of the symmetric fission fragments through the measurement of their yield and kinetic energy distribution. The other aspect is the study of the fission fragment angular momentum.Two techniques are available to assess the angular momentum of a fission fragment. The first one is to look at the properties of the prompt $gamma$. The new spectrometer FIPPS (FIssion Product Prompt gamma-ray Spectrometer), is currently under development at the ILL and will combine a fission filter with a large array of $gamma$ and neutron detectors in order to respond to these issues. The first part of this work is dedicated to the study of the properties of a Gas Filled Magnet (GFM) which is the type of fission filter considered for the FIPPS project.The second part of this work deals with the measurement of isomeric yields and evaluations of the angular momentum distribution of fission fragments. The study of the spherical nucleus $^{132}$Sn shed the light on the current limits of fission models.Finally, the last part of this work is about the measurement of the yields and kinetic energy distributions of symmetric fission fragments. Since models predict the existence of fission modes, the symmetry region is a suitable choice to investigate this kind of prediction.In parallel with all these studies, an emphasis on the development of new methods derived from statistical tools is achieved in order to better control the uncertainties and estimate the biases.

Ce mémoire présente la conception, la réalisation et la caractérisation d'un micro-haut-parleur en silicium destiné à des applications électroniques portables, telles que les tablettes et les téléphones cellulaires. L'objectif est d'évaluer le potentiel des microtechnologies pour améliorer la qualité sonore et le rendement électroacoustique, qui sont deux points faibles majeurs des micro-haut-parleurs actuels.En analysant les paramètres dont dépendent le rendement et la qualité sonore, nous montrons que le silicium monocristallin présente des propriétés particulièrement intéressantes pour réaliser la surface émissive et la suspension du transducteur. Une microstructure de la partie mobile est proposée pour satisfaire la double exigence d'une surface émissive très rigide, nécessaire à la qualité sonore, et d'une masse très faible, permettant d'augmenter le rendement. Les aimants et la bobine, qui constituent le moteur électrodynamique, sont également optimisés en utilisant conjointement des modèles analytiques et à éléments finis. La microfabrication du transducteur MEMS est étudiée, étape par étape. Elle repose sur l'utilisation d'un substrat SOI (silicium sur isolant), qui sert de base à la structuration des différents composants, et sur lequel sont rapportés des aimants massifs. La caractérisation électroacoustique des échantillons réalisés montre une très bonne qualité de reproduction sonore. Un niveau sonore de 80 dB à 10 cm est obtenu pour une puissance électrique de 0,5 W, ce qui place le rendement au niveau des micro-haut-parleurs du marché. Ces travaux montrent en outre que les technologies MEMS offrent des possibilités d'augmenter très largement le rendement. / This research work presents the conception, the development, and the characterization of a silicon-based microspeaker for portable electronic device applications, such as tablets and cellular phones. The objective is to investigate the potential of microsystem technologies with the goal of improving the sound quality and the electroacoustic efficiency, which are two main drawbacks of the today’s microspeakers.By analyzing various parameters which influence the efficiency and the sound quality, we show that the monocrystalline silicon has very interesting mechanical properties which make it the proper choice to be deployed for the membrane as well as the suspension of the transducer.A stiffening structure is proposed to satisfy both the rigidity and the lightness of the membrane, for the sake of sound quality and high efficiency respectively. The magnets and the coil, which compose the electromagnetic motor of the device, are also optimized with the help of analytical and finite element models.Afterwards, the microfabrication of the MEMS microspeaker is studied step by step. It is indeed based on a SOI (silicon on insulator) substrate which makes possible the micromachining of the different parts and the assembly of bulk permanent magnets. The electroacoustic characterization of the MEMS microspeaker samples shows a very high sound quality. A sound pressure level of 80 dB at 10 cm is measured for an electrical power of 0.5 W. This classifies the MEMS microspeaker’s efficiency among that of today’s non-MEMS microspeakers.This work presents, moreover, the possibility of increasing even more the efficiency thanks to the MEMS technology.