- [ VRPG-Doc] Electrotechnique --- كهروتقني

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    Etude, modélisation et réalisation d’un onduleur à modulation précalculée. Application à la mutualisation des énergies renouvelables par le réseau de distribution
    (2021-07-12) BOUDJELLA Fatima Zohra; Encadreur: BRAHAMI Mostefa; Co-Encadreur: Ould Abdeslam Djaffar
    Résumé (Français et/ou Anglais) : Résumé : L’amélioration des performances d’un système photovoltaïque passe par le bon choix des stratégies de commandes utilisées et d’une topologie d’onduleur appropriée. L’objectif de cette thèse est l’étude et la réalisation des convertisseurs statiques (DC-DC et DC-AC) destinés aux systèmes photovoltaïques, assurant une bonne adaptation entre la source et les consommateurs. Une étude comparative entre deux différentes stratégies de contrôle la ST PWM et la commande vectorielle pour un onduleur solaire triphasé à deux niveaux est abordée, afin d’avoir des meilleures performances, et un rendement élevé. La technique RSM a été utilisée pour identifier les valeurs optimales des deux facteurs de réglage à savoir l’indice de modulation et le taux de réglage pour la technique PWM ST, donnant le plus faible THD et le maximum d’amplitude du fondamental. Le deuxième objectif consiste à éliminer le maximum d’harmoniques de l’onduleur triphasé, deux niveaux et trois niveaux. L’utilisation du guide de choix des angles initiaux a facilité l’utilisation de la méthode de Newton Raphson pour la résolution des équations non linéaires. Une nouvelle topologie d’onduleur à six niveaux commandés par la technique PHWM est étudiée afin de maximiser le rendement, minimiser les pertes par commutations, éliminer le maximum d’harmoniques.. Abstract: Improving the performance of a photovoltaic system requires the right choice of control strategies used and an appropriate inverter topology. The objective of this thesis is the study and realization of static converters (DC-DC and DC-AC) intended for photovoltaic systems, ensuring a good adaptation between the source and the consumers. A comparative study between two different control strategies the ST PWM and the vector drive for a two-stage three-phase solar inverter is discussed, in order to have better performance, and high efficiency. The RSM technique was used to identify the optimal values of the two tuning factors namely the modulation index and the tuning rate for the PWM ST technique, giving the lowest THD and the maximum amplitude of the fundamental. The second objective is to eliminate the maximum harmonics from the three-phase, two-level and three-level inverter. The use of the initial angle selection guide facilitated the use of Newton Raphson's method for solving nonlinear equations. A new six-level inverter topology controlled by the PHWM technique is studied in order to maximize efficiency, minimize switching losses, and eliminate the maximum of harmonics.
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    Optimisation du profit dans un marché d’électricité concurrentiel
    (2022-03-31) Bouddou Riyadh; Encadreur: BENHAMIDA Farid
    الملخص (بالعربية) : في أنظمة الكهرباء التقليدية، يكون الإمداد بالكهرباء محتك ًرا دون منافسة. يحاول الموردون تقليل التكلفة المقدرة للإنتاج مع ضمان الأمن الكافي للإمداد للمستهلكين. يخضع إمداد الكهرباء، من التوليد إلى النقل إلى التوزيع إلى تشغيل النظام، لاحتكار شركة واحدة، مما تسبب في العديد من المشكلات في نظام الكهرباء، مثل فرض سعر أعلى على المستهلك مقارنة بسوق الكهرباء الأكثر تنافسية والذي ينتج عنه خفض إنتاج الكهرباء، مما أدى إلى انخفاض الأرباح للمنتجين، انخفاض الفوائد الاقتصادية للمستهلكين، اختيار المستهلك المحدود للمورد، انخفاض الاستثمار الاقتصادي للبلاد من خلال حرمان شركات الكهرباء من المشاركة في قطاع الكهرباء. الهدف من تحرير أنظمة الكهرباء لفتح أسواق الكهرباء وإدخال المنافسة هو تقليل تكلفة الكهرباء المحملة على المستهلك مع ضمان الربحية الاقتصادية لشركة التوليد دون التأثير على استقرار النظام وموثوقيته وأمنه. يتم دعم سوق الكهرباء المحررة، والذي يتضمن المنافسة واختيار المستهلك، من خلال نظام مفتوح لضمان تداول الكهرباء بشكل تنافسي وفعال. تحقيقا لهذه الغاية، يتعلق موضوع هذه الأطروحة، على وجه الخصوص، بحل مشكلتي تحسين في سوق الكهرباء: المشكلة الأولى هي التوزيع الاقتصادي الديناميكي القائم على العرض و الطلب في سوق الكهرباء الحرة حيث تمت معالجتها باستخدام خوارزمية مقترحة تسمى التلدين المحاكي و هي تقنية تحسين احتمالية و المشكلة الثانية هي التدفق الأمثل للطاقة بنا ًء على تقنية التسعير العقدية باستخدام تقنية النقاط الداخلية حيث يتم تغطية العديد من الأهداف مثل تقليل خسائر النقل، وخفض أسعار الكهرباء، وتقليل تكلفة توليد الطاقة ، وزيادة أرباح المستهلك ، وتعظيم أرباح شركات التوليد. كما قد تم دمج طاقة الرياح في مشكلتي التحسين لدراسة الأداء والفائدة الاقتصادية لدمج طاقة الرياح في سوق الكهرباء الحرة. Résumé (Français) : Dans les systèmes électriques traditionnels, la fourniture d'électricité est monopolisée, sans concurrence. Les fournisseurs cherchent à réduire le coût estimé de la production tout en assurant une sécurité de production suffisante pour les consommateurs. La fourniture d'électricité, de la production, du transport, de la distribution et de l'exploitation du système, est sous le monopole d'une seule compagnie, ce qui a créé de nombreux problèmes dans le système électrique, tels que le prix facturé au consommateur, plus élevé que dans un marché de l'électricité plus concurrentiel, la réduction de la production d'électricité, ce qui entraîne de faibles profits pour les producteurs, la diminution de bénéfices économiques pour les consommateurs, le choix limité du fournisseur par le consommateur, et un faible investissement économique pour l'économie du pays en limitant la participation des compagnies électriques dans le secteur de l'électricité. L'objectif de la dérégulation des systèmes électriques pour ouvrir les marchés de l'électricité et introduire la concurrence est de réduire le prix de l'électricité facturé au consommateur tout en assurant la rentabilité économique de la société de production sans affecter la stabilité, la fiabilité et la sécurité du système. Le marché de l'électricité dérégulé, qui implique la concurrence et le choix du consommateur, est assisté par un système ouvert pour assurer un commerce de l'électricité concurrentiel et efficace. Dans ce but, le sujet de cette thèse concerne, en particulier, la solution de deux problèmes d'optimisation dans le marché de l'électricité : le premier problème est le dispatching économique dynamique basé sur les offres (BBDED) en utilisant un algorithme méta-heuristique puissant proposé appelé recuit simulé et le second problème est l'écoulement de puissance optimal basé sur la technique de tarification nodale LMP (OPF-LMP) où de nombreux objectifs sont couverts tels que la réduction des pertes de transport, la diminution des prix de l'électricité, la minimisation du coût de production d'électricité, l'augmentation du bénéfice des consommateurs et la maximisation du profit des producteurs. L'intégration de l'énergie éolienne dans les deux problèmes d'optimisation est effectuée pour étudier les performances et le bénéfice économique de l'intégration de l'énergie éolienne dans le marché de l'électricité dérégulé. Abstract (English) : In traditional electricity systems, the supply of electricity is monopolized, without competition. Suppliers try to reduce the estimated cost of production while ensuring sufficient security of supply for consumers. The supply of electricity, from generation to transmission to distribution to system operation, is under the monopoly of a single company, which has created many problems in the electricity system, such as charging the consumer a higher price than in a more competitive electricity market, reducing electricity production, resulting in low profits for producers, reduced economic benefits for consumers, limited consumer choice of supplier, and low economic investment for the country's economy by denying electric companies participation in the electricity sector. The objective of deregulating electricity systems to open up electricity markets and introduce competition is to reduce the cost of electricity charged to the consumer while ensuring the economic profitability for the generating company (GENCO) without affecting the stability, reliability, and security of the system. The deregulated electricity market, which involves competition and consumer choice, is aided by an open system to ensure competitive and efficient electricity trading. To this end, the topic of this thesis concerns, in particular, the solution of two optimization problems in the electricity market: the first problem is the bid-based dynamic economic dispatch (BBDED) using a proposed powerful meta heuristic algorithm called simulated annealing and the second problem is the optimal power flow based on the nodal pricing technique LMP (OPF-LMP) where many objectives are covered such as reducing transmission losses, reducing electricity prices, minimizing the cost of power generation, increasing consumer profits, and maximizing generator profit. The integration of wind power in the two optimization problems is performed to study the performance and economic benefit of integrating wind power in a deregulated electricity market.
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    Modélisation expérimentale et optimisation du procédé de l’extraction des jus en utilisant le champ électrique pulsé
    (2018-06-14) BERMAKI Mohammed Hamza; Encadreur: REMAOUN Sidi Mohammed; Co-Encadreur: REDONDO Luis
    الملخص (بالعربية) : استخدام الكهرباء في التصنيع الغذائي بدأ في وقت مبكر من عام 1900. تكنولوجيا الحقول الكهربائية النابضة هي طريقة غير حرارية تستخدم في مجال الصناعات الغذائية و تعتمد على إستعمال نبضات قصيرة من الكهرباء. في الواقع، وفقا لآلية زيمرمان، وتطبيق حقل كهربائي خارجي على خلية يسبب إنشاء المسام في الغشاء مما يزيد من نفاذية الخلية. وهذا يفتح المجال أمام العديد من التطبيقات في قطاع الأغذية الزراعية. العمل المقدم في هذه الأطروحة يجعل مساهمة صغيرة في تطوير غرف المعالجة. حيث تم تقديم بعض الدراسات التجريبية تبعا لمنهجية التصميم التجريبي من أجل تحليل آثار توزيع المجال الكهربائي والمساحة بين الأقطاب الكهربائية على العلاج بالحقول الكهربائية النابضة. وكان هناك اهتمام أيضا بصناعة مولدات نابضة قائمة على أشباه الموصلات حيث تم انجاز وتفعيل مولدين نابضين من نوع ماركس. ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (Français et/ou Anglais) : L'utilisation de l'électricité dans le traitement des aliments a été introduite au début des années 1900. La technologie des champs électriques pulsés (CEP) est une méthode non-thermique de traitement des aliments qui utilise de courtes impulsions d'électricité. En effet, selon le mécanisme de Zimmermann, l'application d'un champ électrique externe sur une cellule provoque la création de pores au niveau de la membrane ce qui augmente la perméabilité de la cellule. Ceci ouvre la voie à de nombreuses applications du CEP dans le domaine agroalimentaire. Le travail présenté dans cette thèse apporte une contribution du moins considérable au développement des chambres de traitement par CEP. Ainsi des études expérimentales suivant la méthodologie des plans d’expérience ont été présentées afin d’analyser les effets de la distribution du champ électrique et de l’espace inter-électrodes sur le traitement par CEP. On s’est aussi intéressé à la réalisation des générateurs pulsés à base de semi-conducteurs. Dans cette optique, deux générateurs de Marx à base d’IGBT ont été réalisés et testés avec succès. ----------------------------------------------------------------------------------- The use of electricity in food processing was introduced in the early 1900s. Pulsed Electric Field (PEF) technology is a non-thermal method of food processing that uses short pulses of electricity. Indeed, according to the mechanism of Zimmermann, the application of an external electric field on a cell causes the creation of pores at the membrane which increases the permeability of the cell. This paves the way for many PEF applications in the food industry. The work presented in this thesis makes a considerable contribution to the development of PEF treatment chambers. Thus, experimental studies following the experimental design methodology were presented in order to analyze the effects of the electric field distribution and the inter-electrode space on the PEF treatment. We have also been interested by the realization of pulsed generators based on semiconductors. Therefore, two Marx generators have been successfully realized and tested.
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    Contribution à l'étude de la séparation des particules fines pour application dans l'industrie de recyclage
    (2016-06-26) BENABBOUN Adel; Encadreur: TILMATINE Amar
    الملخص (بالعربية) : عندما تحتكك مادتين مختلفتين ضد بعضها البعض، كل منهما تحصل على شحنة كهربائية من علامة معاكسة .هذا النوع من الاحتكاك لاكتساب الشحنات، معروف منذ العصور القديمة باسم تريبوالكتريك، يمثل مبدأ عمل جهاز الفصل بالاحتكاك بين مكونات مختلفة لخليط من المواد البلاستيكية. طالب الدكتوراه لديه مهمة جمع المعلومات العامة لأنظمة التشحين بتأثير الاحتكاك بهدف تحسين آلية الشحن أو حتى تخيل نظام جديد لتشحين بالاحتكاك. المرشح سيصنع نموذج مخبري والذي سيتم استخدامه لآلية الشحن، حيث سيتم معالجة القياسات عن طريق الكمبيوتر ببرنامج خاص (لابفيو). الهدف الرئيسي من هذه الرسالة هو التشحين وفصل الجسيمات الدقيقة في الفاصل الكهربائي، فإن هذا التطبيق يستهدف قطاع صناعات إعادة التدوير. ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (Français et/ou Anglais) : Lorsque deux matériaux différents sont frottés l’un contre l’autre, ils acquièrent chacun une charge électrique de signes opposés ; ce type d’acquisition de charge, connu depuis l’antiquité et portant le nom de triboélectricité, représente la base du principe de fonctionnement des séparateurs triboélectriques des mélanges granulaires de particules isolant /isolant. Le doctorant aura comme tache de faire une synthèse globale sur les systèmes d’acquisition de charge par effet triboélectrique, dont le but est d’améliorer ce mécanisme de charge, voire d’imaginer un nouveau système de triboélectrisation. Le candidat réalisera ensuite un banc expérimental qui servira à l’étude de ce mécanisme de charge, où les mesures effectuées seront traitées par ordinateur avec un logiciel spécifique (Labview). L’objectif principal de cette thèse est de charger et séparer les particules fines dans un séparateur électrostatique, dont l’application ciblera l'industrie de recyclage.
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    Contribution à l’étude des réseaux maillés à courant continu pour les futurs réseaux électriques intelligents
    (2022-03-31) BELGACEM Moussa; Encadreur: KHATIR Mohamed; Co-Encadreur: DJEHAF Mohammed-Abdeldjalil
    ملخص نظرًا للتطورات الأخيرة في تكنولوجيا الإلكترونيات الصناعية، أصبح نظام نقل التيار المستمر العالي الجهد (HVDC) بديلاً لنقل الطاقة خاصة عبر مسافات طويلة. مع العدد المتزايد من خطوط ربط (HVDC) نقطة إلى نقطة، قد يكون من المفيد توصيلها معًا بشكل مباشر من خلال شبكة التيار المستمر التي تتمثل في أنظمة التيار المستمر متعددة الأطراف(MTDC) ، والتي تتكون من أكثر من محطتي تحويل متصلة ببعضها البعض عبر شبكة التيار المستمر، قادر على زيادة مرونة و موثوقية أنظمة النقل. تثير استخدامات شبكة التيار المستمر متعددة الأطراف اهتمامًا متجددًا بشبكة التيار المستمر المتشابكة الدولية "الشبكات الفائقة (Supergrid)" ، والتي تسمح بدمج المزيد من مصادر الطاقة المتجددة. حاليًا، هناك تقنيتان للمحولات تعتمدان على الجهد و التيار (VSC و CSC) تستخدم في شبكة (HVDC). قد لا تكون تقنية CSC اقتراحًا جيدًا في تطوير MTDC لأنها تحتاج إلى عكس قطبية الجهد أثناء انعكاس تدفق الطاقة. من ناحية أخرى، لا تحتاج تقنية VSC إلى عكس القطبية لتغيير اتجاه تدفق الطاقة ، لذلك يبدو أن MTDC مع VSC هو الحل الأفضل. الهدف الرئيسي من هذه الأطروحة هو تطوير ونمذجة والتحكم في طبولوجيا مختلفة لنظام VSC-MTDC. تم تطوير وتنفيذ استراتيجيات مختلفة تعتمد على التحكم في جهد التيار المستمر ، السيطرة على نظام التشغيل الرئيسي ،هامش التوتر، التحكم في التدلي والتحكم في تدلي النطاق الميت. تم التحقق من صحة تنفيذ استراتيجيات التحكم وتأسيسها باستخدام برنامج PSCAD / EMTDC وتم تطبيق سيناريوهات مختلفة لإظهار جدوى ومتانة نظام MTDC. ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé En raison des récents développements de la technologie électronique de puissance, le système de transport en courant continu à haute tension (CCHT ou HVDC) est devenu une alternative pour le transport de puissance, en particulier sur de longues distances. Compte tenu du nombre croissant des connexions HVDC point-à-point, il pourrait être bénéfique de les connecter directement plutôt qu'à travers des réseaux DC, basé sur des systèmes HVDC multi-terminaux (MTDC), qui consistent en plus de deux stations de conversion connectées, et capable d'augmenter la flexibilité et la fiabilité des systèmes de transmission. Les utilisations du réseau MTDC suscitent un regain d'intérêt pour le réseau DC maillé international « Supergrid », qui permetd'intégrer davantage de sources d'énergie renouvelable (RES) peuvent être intégrées. Actuellement, deux technologies de convertisseurs basés sur des convertisseurs de source de tension et de courant (VSC et CSC) sont utilisées dans le réseau HVDC. La technologie CSC n'est peut-être pas une bonne suggestion dans le développement du MTDC car elle nécessite une inversion de la polarité de la tension lors de l'inversion du flux de puissance. D'autre part, la technologie VSC n'a pas besoin d'une inversion de polarité pour changer la direction du flux d'énergie, donc un réseau MTDC avec des VSC semble être une meilleure solution. L'objectif principal de cette thèse est de développer, modéliser et contrôler différentes topologies d'un système VSC-MTDC. Différentes stratégies basées sur le contrôle de la tension continue ont été développées et mises en œuvre à savoir: la commande maître-esclave, marge de tension, contrôle du statisme et finalement le contrôle du statisme à bande morte. L'implémentation des stratégies de commande a été validée et établie à l'aide de logiciel PSCAD/EMTDC et différents scénarios ont été appliqués pour montrer la faisabilité et la robustesse du système MTDC. ----------------------------------------------------------------------------------- Abstract Due to the recent developments in power electronic technology, High-Voltage Direct Current (HVDC) transmission system has become an alternative for transmitting power especially over long distances. With the growing number of point-to-point HVDC connections, it may be beneficial to connect them directly together than through DC grid, based on the multi-terminal HVDC (MTDC) system, which consists of more than two converter stations connecting together through a DC grid, is able to increase the flexibility and reliability of transmission systems. The MTDC grid uses are sparking renewed interest in the international meshed DC grid “Supergrid”, which allows more renewable energy sources (RES) to be integrated. Currently, two technologies converters which are based on voltage and current source converter (VSC and CSC) are used in HVDC grid. The CSC technologie is may not be a good suggestion in developing MTDC because it needs a reversal of voltage polarity during the reversal of power flow. On the other hand, the VSC technologie doesn’t need a reversal of polarity for changing the direction of power flow, therefore MTDC with VSC seems to be a better solution. The main objective of this thesis is to develop, modeling and control different topologies of a VSC-MTDC system. Differents strategies based on DC voltage control were developped and implemented, master slave, voltage margin, droop control and dead band droop control. The implementation of control strategies were validated and established using PSCAD/EMTDC and different case scenarios were applied to show its feasibility and robustness of the MTDC system.