MASTER ENERGIE ELECTRIQUE-CONVERSION, MATERIAUX, D. DURABLE

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Cette matière regroupe 2 volumes de cours et un BE :

·       Cours « Conception par optimisation »

·       Cours « Conception Système »

·       BE « Conception Système – EHA »

Conception par optimisation (CM – 8h75, resp. B. Sareni)

Programme :

·       Introduction à l'optimisation : Contexte et importance de l'optimisation / Formulation d'un problème d'optimisation / Classification des méthodes d'optimisation

·       Méthodes d'optimisation unidimensionnelles : Méthodes d'intervalles (dichotomie, Fibonacci, nombre d'or) / Méthodes d'interpolation / Recherche du passage par zéro de la dérivée

·       Méthodes d'optimisation multidimensionnelles : Méthodes analytiques : gradient, gradient accéléré, gradient conjugué, Gauss-Newton, Quasi-Newton (BFGS, DFP) / Heuristiques géométriques : Méthodes de Gauss-Seidel, Powell, Hooke & Jeeves, Nelder & Mead / Méthodes stochastiques : Random Walk, recuit simulé, algorithmes évolutionnaires, méthodes de nichage, essaims particulaires

·       Optimisation sous contraintes : Formalisation du Lagrangien / Condition d'optimalité de KKT / Méthodes de pénalisation

·       Optimisation multi objectif : Optimalité au sens de Pareto / Classification des méthodes d'optimisation multi-objectifs / Méthodes de pondération, objectif idéal, objectifs bornés, lexicographique, logique floue

·       Applications en Génie Electrique : Optimisation d'un connecteur HT / Identification de paramètres / Dimensionnement optimal d'une locomotive hybride / Optimisation d'une chaîne éolienne passive

Conception Système (CM – 12h25, resp. A. JAAFAR)

Programme :

·       Sensibilisation à l'approche système : contexte, enjeux et caractéristiques de la conception système.

·       Approche méthodologique : le Bond Graph Causal, Champ applicatif : modélisation en Génie Electrique pour l’analyse systémique.

·       Exemples de modèles pour les convertisseurs statiques, les machines électriques, les composants de stockage, leurs associations.

BE « conception système - EHA » (BE – 7h, resp. A JAAFAR, B. Sareni)

Objectifs : L’objectif de ce bureau d’étude est de modéliser un actionneur électro-hydrostatique (EHA) à l’aide de l’outil de modélisation Bond-Graph et ensuite remplacer la source d’alimentation de cet actionneur par une pile à combustible hybridée par des supercondensateurs.

Programme :

·       Modélisation de l’EHA à l’aide de l’outil Bond Graph

·       Etude de la causalité du système

·       Détermination de la fonction du transfert à l’aide du schéma Bond Graph établit

·       Dimensionnement d’un système hybride à base de pile à combustible et de super condensateurs pour l’alimentation de l’EHA

·       Gestion énergétique du système hybride : approche fréquentielle

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Cette matière regroupe 1 volume de cours et un BE :

·       Cours « CVS pour Conditionnement Réseaux d’Energie »

·       BE « CVS pour Conditionnement Réseaux d’Energie »

CVS pour Conditionnement rés. Énergie (CM – 5h25, resp. P. Ladoux)

Programme :

·       Rappels sur les réseaux électriques : réglage de tension et de puissance réactive.

·       Fonctionnalités de l'onduleur de tension raccordé à un réseau : contrôle et dimensionnement

·       Compensateurs de puissance réactive à base d'onduleurs de tension

·       Qualité de l'énergie électrique - Filtrage actif.

BE « CVS pour Conditionnement rés. Énergie » (BE – 7h00, resp. P. Ladoux, N. Roux)

Projet d'application du CM "convertisseurs pour conditionnement des réseaux d’énergie"

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Cette matière regroupe 1 volume de cours et un BE :

·       Cours « CVS pour Réseaux HVDC »

·       1 BE « CVS pour Réseaux HVDC »

Convertisseurs pour Réseaux HVDC (CM – 5h25, resp. P. Ladoux)

Programme : cet enseignement présente les topologies de conversion utilisées pour le transport d'énergie électrique en courant continu haute tension : redresseurs à thyristors, onduleurs de tension, convertisseurs modulaires multiniveaux. Un bureau d'étude portant sur le dimensionnement d'une liaison HVDC illustre les cours.

Compétences visées : savoir dimensionner et modéliser une station de conversion AC/DC pour le transport d'énergie électrique en courant continu haute tension.

Bibliographie :

·       "High Voltage Direct Current Transmission", J. Arrillaga, Editions IET, ISBN: 9780852969410

·       "Design, Control, and application of Modular Multilevel Converters for HVDC transmission systems", K. Sharifabadi, L. Harnefors, HP. Nee, S. Norrga, R. Teodorescu. Editions Wiley, ISBN:9781118851562

Prérequis :

·       Redresseurs triphasés à thyristors, Onduleurs de tension

·       Règles d'association des cellules de commutation et des convertisseurs statiques.

BE « CVS POUR RESEAUX HVDC » (BE – 7h00, resp. P. Ladoux)

Projet d'application du CM "convertisseurs pour réseaux HVDC"

Demie journée thématique : Semiconducteurs de forte puissance (conf –3H50, resp E. Carroll)

Présentation, sous forme d'une conférence (demie journée) assurée par un intervenant industriel (ABB) des technologies de semiconducteurs adaptés aux convertisseurs de forte puissance.

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Cette matière regroupe 2 volumes de cours et un BE :

·       Cours « Conception des Convertisseurs »

·       Cours « Associations de Convertisseurs »

·       BE « Design des CVS »

Conception des convertisseurs (CM – 10h50, resp. H. Piquet)

Programme :

·       Notion de cellule de commutation : propriétés fonctionnelles, transformations électrique et synthèse des semi-conducteurs de puissance.

·       Contrôle des caractéristiques du courant fourni par la cellule : ondulation, régulation

·       Réversibilités et filtrage

·       Assemblages de cellules de commutation : cascade, mise en parallèle, structures différentielles

Associations de convertisseurs (CM – 8h75, resp. P. Ladoux)

Programme :

·       Les associations de convertisseurs.

·       Les différents types d'association.

·       La réversibilité dans les associations. La commutation dans les associations.

·       Les convertisseurs à résonance.

design des CVS (alim. Décharges) - BE (BE – 7h00, resp. H. Piquet & N. Bente)

Objectifs : mettre en œuvre les connaissances acquises, concernant la conception et les associations de convertisseurs statiques, sur un ensemble d'applications présentant en commun d'être associées à un dispositif industriel mettant en œuvre des plasmas.

Programme :

·       Prise en main d'un modèle de simulation, par circuit équivalent pour la caractéristique de décharge dans les gaz, d'un dispositif plasma

·       Synthèse, dimensionnement et contrôle d'une solution d'alimentation de puissance (convertisseur statique) pour une application de poste de soudure / validation par simulation circuit (logiciel PLECS)

·       Synthèse, dimensionnement et contrôle d'une solution d'alimentation de puissance (convertisseur statique) pour une application de four à arc / validation par simulation circuit (logiciel PLECS)

·       Synthèse, dimensionnement et contrôle d'une solution d'alimentation de puissance (convertisseur statique) pour une application de génération d'ozone (décharge à barrière diélectrique) / validation par simulation circuit (logiciel PLECS)

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Cette matière comporte 1 volume de cours

·       Cours « Modélisation & Commande Avancée DES convertisseurs »

Modélisation & Commande Avancée DES convertisseurs (CM – 8h75, resp. M. Fadel)

Programme :

·       Généralités sur la modélisation des convertisseurs

·       Modèle en Valeur Moyenne, Modèle Instantané, Modèle échantillonné exact.                                                           Problématique - contraintes dynamiques et contraintes de forme. Liens entre la structure du convertisseur et la structure de commande

·       L'approche MLI pour la commande, principe de dimensionnement

·       Linéarisation par inversion de modèle et synthèse de régulateurs standards.

·       L'approche commande en amplitude (Hystérésis, Mode courant, Sliding mode, DPC)                                                                                                    

·       Filtrage actif Monophasé et Triphasé.                                                                                                                          

·       Exemples d’application : onduleur triphasé, redresseur MLI, PFC …

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TER Architecture et Commande (TER – 20h, resp. H. Piquet, A-M. Llor, G. Fontes)

Programme :

·       Analyse de la structure d'une alimentation sans interruption pour charges informatiques.

·       Décomposition en sous-éléments ; chaque groupe prend en charge l'étude de l'un d'eux et doit :

o   Étudier le fonctionnement,

o   Construire des critères de dimensionnement

o   Proposer des valeurs des composants et un choix des éléments de contrôle et des valeurs de leurs paramètres

·       Satisfaire un cahier des charges correspondant à un dispositif réel.

·       Les analyses, choix et dimensionnement effectués sont validés par simulation (PLECS).

·       Les différents groupes doivent collaborer pour conduire l'étude du dispositif complet.

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·       Technologies et modélisation des composants magnétiques en électronique de puissance

·       Technologies et modélisation des composants capacitifs en électronique de puissance

·       Etudes de cas

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Cette matière comporte 1 volume de cours

·       Cours « FIABILITE DES CONVERTISSEURS »

Programme :

·       Nature des contraintes (environnementales, fonctionnelles de commutation, contraintes d'usage) ;

·       Règles de conception, rappels de la SOA, régimes extrêmes des composants semi-conducteurs, robustesse, solutions de protections ;

·       Régimes critiques de défaillance, I²T et énergie de destruction - explosion, solutions de protection ;

·       Vieillissement des composants et aspects technologiques, principaux modèles, conception du diagnostic par modèles prédictifs ou capteurs ;

·       Approche méthodologique : taux de défaillance, modèle de fiabilité, diagramme de fiabilité, ordres de grandeurs et applications numériques ;

·       Application aux structures de conversion sans redondance et avec redondance ;

·       Illustration de structures sécurisées à redondance passive parallèle mutualisée et à redondance active série intégrée

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Cette matière comporte 1 volume de cours et 1 BE

·       Cours « CEM des Convertisseurs »

·       Un BE « CEM »

CEM des Convertisseurs (CM 7H00, resp. G. Fontes & A. Boyer)

Programme :

·       Présenter brièvement les techniques de mesure standards de l'émission conduite (ex : EN55022, CISPR25) ;

·       Identifier les sources et les modes de propagation du bruit conduit produit par un convertisseur de puissance (application à des structures d'alimentation à découpage typique tel que des convertisseurs buck, flyback) ;

·       Présenter un modèle électrique simplifié pour la simulation de l'émission conduite d'un convertisseur de puissance ;

·       Décrire les principales structures de filtre CEM (en mode commun et différentiel), les composants typiques de filtrage et leur dimensionnement ;

·       Présenter et illustrer plusieurs règles de conception faible émission des alimentations à découpage.

BE « CEM » (BE 7H00, resp. A. Boyer & G. Fontes)

Programme :

·       Projet d'application du CM "Compatibilité Electromagnétique" (CEM) : Filtrage de l’émission conduite, produite par un convertisseur AC-DC Flyback.

·       L’objectif de ce bureau d’étude est de dimensionner le filtre CEM en entrée d’une alimentation à découpage de type Flyback, afin de le rendre le produit compatible avec le standard EN55022.

·       L’étude s’appuiera sur la simulation (logiciels IC-EMC et WinSPICE/LTSPICE), ainsi que sur des librairies de composants passifs.

·       Les résultats de simulation de l'atténuation du filtre seront comparés à des résultats de mesures expérimentales.

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Cette matière comporte 2 volumes de cours et 1 BE

·       Cours « Convertisseurs X-Niveaux »

·       Cours « MLI, Commande vectorielle »

·       Un BE « X-Niveaux »

Convertisseurs X-Niveaux (CM 8h75, resp. G. Gateau)

Programme :

·       Problème de répartition des contraintes dans les associations série/parallèle de semiconducteurs.

·       Evaluation de différentes solutions.

·       Convertisseurs multiniveaux (FC, NPC, SMC, …).

·       Propriétés spectrales.

·       Applications industrielles.

MLI, Commande vectorielle (CM 5h25, resp. G. Gateau)

Programme :

·       Etude des méthodes de commande des convertisseurs statiques par Modulation de Largeur d'Impulsion (MLI) : principes et réalisation en 2 niveaux.

·       Applications aux convertisseurs Multiniveaux - Généralisation.

·       Analyse et propriétés spectrales des formes d’ondes Multiniveaux

·       Analyse par approche Vectorielle en 2N puis Multiniveaux

·       Optimisation spectrale par injection d’homopolaire (2N puis Multiniveaux)

BE X-Niveaux (BE 7h00, resp. G. Gateau, M. Pain)

Projet d'application des CM "convertisseurs multiniveaux" et "Commande vectorielle". Etude de cas, dimensionnement et validation par simulation numérique (PLECS).

Programme :

·       Etude de cas pour un convertisseur de type FC (Flying Capacitors) 3 niveaux

·       Génération des ordres de commandes par modulation PS (Phase Shifted)

·       Analyse des propriétés temporelles et fréquentielles

·       Analyse de la propriété d’équilibrage naturel du FC

·       Dans le cas triphasé, génération de la modulation PD (Phase Disposition) par l’utilisation de machines d’état – Comparaison des modulation PS et PD

·       Introduction d’homopolaire pour l’optimisation des formes d’ondes

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Cette matière comporte 1 volume de cours

·       Cours « Mécanismes de commutation & intégration fonctionnelle »

Mécanismes de commutation & intégration fonctionnelle (CM 8h75, resp. F. Richardeau)

Programme :

·       Rappels sur la commutation ""dure"" en hacheur (di/dt, dv/dt, contraintes, SOA, pertes, fréquences d'oscillations), apport de la commande rapprochée - driver (Rgon, Rgoff) pour la recherche du meilleur compromis pertes vs EMI ;

·       Passage de la commutation "dure" à la commutation "douce" en harcheur et onduleur ;

·       Apport des semi-conducteurs à grand gap (SiC et HEMT GaN) : structures physiques, caractéristiques et modèles électriques, technologies et compromis pertes vs EMI ;

·       Rappels sur la MLI en onduleur, insertion des temps morts et conséquences, évolution des dv/dt, amélioration de l'immunité de commande ;

·       Règles de conception de la commande rapprochée - driver en onduleur ;

·       Présentation des topologies multiniveaux du point de vue des mailles de commutation, comparaison qualitative ;

·       Intégration fonctionnelle :

o   Rappels sur les structures de composants unipolaires et bipolaires,

o   Éléments de dimensionnement à l'état passant et à l'état bloqué sur des bases physiques : diode PIN, diode à barrière Schottky, BJT, MOSFET et IGBT.

o   Intérêt de nouveaux composants bidirectionnels : RC-IGBT et RB-IGBT.

o   Principes et exemples de co-intégration d'interrupteurs sur puce silicium (e volet donne lieu à la réalisation d'un BE de 2x1h45)

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Cette matière comporte 1 volume de cours

·       Cours « Commande des actionneurs dans leur environnement »

Commande des actionneurs dans leur environnement (N9EE24B, CM 12h25, resp. M. David et Z. Kader)

Programme :

·       Partant des modèles inverses d’un actionneur savoir élaborer les commandes adéquates en respectant les cahiers de charge imposés

·       Définir les structures d'estimation et d'observation d'état des variables non accessibles ou non mesurables

·       Connaitre par des exemples de systèmes industriels l'environnement de la variation de vitesse ; en particulier, les solutions concernant :

o   Actionneur asynchrone à cage : commande vectorielle à flux rotorique orienté (CVFRO), régulations des courants, observation et régulation de flux, contrôle de couple, de vitesse, de position, commande CVFRO sans capteur mécanique ;

o   Machine asynchrone bobinée à double alimentation (MADA) connectée au réseau électrique ;

o   Actionneur synchrone : régulations de courant, de vitesse, de position, contrôle d'état, défluxage et commande sans capteur mécanique ;

o   Contrôles avec les estimateurs et observateurs, déterministes ou stochastiques ;

o   Exemples de systèmes industriels à fréquence variable : domaine éolien, pompage/turbinage, propulsion maritime, aéronautique, automobile et ferroviaire.

·       Le TER permet d'illustrer la conception et l'étude en simulation d'un variateur de vitesse.

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Programme :

·       Etude par simulation, à l'aide du logiciel PLECS, du fonctionnement d'une machine asynchrone à cage ou synchrone à aimants, alimentée à l'aide d'un onduleur de tension.

·       Le fonctionnement imposé par le cahier des charges de la machine (courants, flux, couple, vitesse) est assuré par une stratégie de contrôle vectoriel à orientation du flux (d'abord en continu puis en discret).

·       L'onduleur de tension, qui est dans un premier temps idéalisé est ensuite représenté finement, avec différentes solutions pour la génération des commandes.

·       Etude de différentes modulations de l'onduleur MLI et mise en place, de boucles de commande pour le couple, la vitesse et la position.

·       Evaluation des performances statiques et dynamiques du système versus un cahier des charges imposé.

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Cette matière comporte 1 volume de cours et 1 BE

·       Cours « Systèmes multidimensionnels »

·       BE « Systèmes multidimensionnels »

Systèmes multidimensionnels (CM 8h75, resp. G. Garcia)

Programme :

·       Représentations des systèmes multidimensionnels : équations différentielles couplées, matrice de transfert.

·       Commandabilité et observabilité des systèmes multidimensionnels.

·       Recherche d'une représentation d'état d'un système multidimensionnel à partir d'une matrice de transfert : méthode de Gilbert, méthode des invariants, décomposition en matrice de rang 1.

·       Conception d'une commande : placement de pôles, décomposition canonique, placement de vecteurs propres, retour d'états, retour de sortie.

BE Systèmes multidimensionnels (BE 3h30, resp. E. Chantery)

Objectifs : projet d'application du CM "Systèmes Multidimensionnels"

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Cette matière comporte 2 volumes de cours

·       Cours « Conception des Réseaux Embarqués »

·       Cours « Systèmes Énergétiques autonomes – hybridation »

CONCEPTION DES RESEAUX EMBARQUES (CM 10H50, RESP. N. ROUX)
Programme :  
•    Sécurité et fiabilité 
•    Intérêt de l’hybridation dans le fonctionnement d’un réseau embarqué
•    Sécurité et fiabilité des réseaux
•    CEM dans les réseaux électriques
SYSTEMES ÉNERGETIQUES AUTONOMES - HYBRIDATION - (CM 8H75, RESP. A. JAAFAR)
Programme : En plus des théories relatives à l'hybridation et à la gestion d'énergie des systèmes multi-sources, le cours est basé sur plusieurs exemples de systèmes énergétiques hybrides issus du retour d'expérience du laboratoire Laplace dans ce domaine de recherche. Ces exemples concernent en particulier le domaine de transport (l'aéronautique, le ferroviaire et le routier).
SYSTEMES MULT-ENERGIES (CM 7H, RESP. S.H. SUAREZ)
Objectifs : Ce cours est associé à l’acquisition des compétences suivantes :
•    Comprendre les principes de base des systèmes multi-énergies.
•    Analyser les technologies et les applications qui permettent la transition entre l’électricité, la chaleur, le froid et l’hydrogène.
•    Évaluer l’intégration de différentes sources d’énergie afin d’optimiser les performances et l’efficacité.
•    Développer la capacité de concevoir et de gérer des systèmes énergétiques hybrides.

Programme : ce cours est conçu pour fournir aux étudiants une compréhension approfondie de l’intégration et de la gestion des différentes formes d’énergie, notamment l’énergie électrique, la chaleur, le refroidissement et l’hydrogène. Il couvre les principes fondamentaux, les technologies actuelles et les applications pratiques de chacune des combinaisons possibles ainsi que les éléments de liaison entre les différents types d’énergie.
Méthodologie et évaluation du module : le cours sera développé à travers quatre conférences, où tout le matériel sera disponible avant chaque cours via notre plateforme moodle. L’évaluation de l’acquisition des connaissances se fera par le biais de QCM.
Prérequis : 
•    Avoir des notions fondamentales des réseaux électriques
Avoir des connaissances de base sur les sources d’énergie renouvelable.

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Cette matière comporte 1 volume de cours et 1 BE

·       Cours « Sources, réversibilités, stockage »

·       BE « PAC »

Sources, réversibilités, stockage (CM 10h50, resp. A. Jaafar)

Programme :

·       Comprendre le principe de fonctionnement des sources d'énergie et des éléments de stockage ;

·       Être capable d'utiliser le modèle adéquat d'une source ou d'un élément de stockage en fonction du problème étudié ;

·       Être capable d'identifier et de comparer les différentes architectures de conversion de l'énergie éolienne.

·       Concernant les énergies renouvelables, l'étudiant découvre à travers ce cours les différentes configurations de conversion de l'énergie éolienne. La conversion photovoltaïque n'est pas traitée dans ce cours (vue en 2ème année).

BE « PAC » (BE 7H, resp. A. Jaafar & S.H. SUAREZ)

Programme :

·       Mise en œuvre expérimental d’une pile à combustible de technologie PEM (Membrane Echangeuse de Proton)

·       Traçage de la courbe de la polarisation ;

·       Emulation de convertisseurs statiques à l’aide d’une charge active ;

·       Simulation du comportement dynamique de la pile à combustible.

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Cette matière comporte 1 volume de cours et 1 BE

·       Cours « Smartgrids »

·       BE « Smartgrids »

smartgrids (CM 7h00, resp. X. Roboam)

Programme : Après avoir situé l’évolution des réseaux électriques, depuis les solutions actuelles jusqu’aux smarts grids, leurs nouveaux acteurs (agrégateurs,…) et leur définition, les notions de services systèmes (contribution aux réserves de fréquence, ajustement/ effacement, ...) seront présentées en distinguant les réseaux continentaux et les réseaux insulaires. Afin de réussir la transition vers les smart grids, il faut compter sur de nouveaux degrés de libertés (stockage, mobilité électrique massive, prédictions de production et consommation, meilleure information (compteur communicant) pour un ajustement de la consommation...) permettant une "gestion intelligente (‘’smart’’) des réseaux électriques".

Le cout pour l’usager de ces nouveaux concepts étant essentiel, un aperçu des mécanismes de marché et des éléments de modèles économiques (investissement, opération) permettront à l'étudiant de faire un lien entre performance énergétique et impact économique.

Enfin, quelques exemples de smartgrids dans les réseaux insulaires ainsi que pour l’autoconsommation d’un éco quartier permettront de mettre ces concepts en évidence concrètement.

BE smartgrids (BE 7h00, resp. X. Roboam, B. Sareni)

BE d’application du CM « smargrids ».

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Cette matière comporte 2 demies journées thématiques

·        « Eclairage »

·        « Ferroviaire »

Eclairage (Conf. 3h50, resp. G. Zissis, L. Canale)

Programme : présentation, sous forme d'une conférence (demie journée) assurée par des chercheurs du laboratoire LAPLACE (équipe Lumière et Matière) des enjeux des systèmes d'éclairage intelligents et de ses impacts en termes d'énergie électrique et environnement. Présentation des technologies récentes de des sources de lumière solides (LEDs et OLEDs) et des applications au domaine de l'éclairage.

Ferroviaire (Conf. 3h50, resp. D. Frugier)

Programme : présentation, sous forme d'une conférence (demie journée) assurée par des ingénieurs de la SNCF des problématiques de la traction ferroviaire et des solutions, en termes de conversion de l'énergie électrique, qui permettent d'y répondre.

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Un semestre de 12 séances interactives et hebdomadaires, structuré en deux modules — Communicating in Conferences et Communicating in Professional Meetings.                                 Maîtrise de la communication écrite et orale en anglais scientifique (rédaction d’abstracts étendus, présentations orales, posters). Développement de compétences transversales : analyse réflexive, travail en équipe, autonomie, esprit critique, professionnalisme et respect des normes académiques et éthiques. Évaluation individuelle : poster scientifique accompagné d’une présentation orale et d’un abstract étendu.

Capacité à planifier et animer une réunion de manière structurée. Maîtrise de l’expression orale et écrite spécifique aux réunions professionnelles (prise de parole, interruptions, formulation d’objectifs, rédaction de minutes). Travail collaboratif en groupe et gestion de rôles dans un contexte professionnel. Évaluation en groupe : organisation et animation d’une réunion de 30 minutes, production d’un ordre du jour et d’un compte rendu écrit.

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Enseignement spécifique pour approfondir son anglais scientifique.

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Enseignement spécifique pour atteindre le niveau B2.

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Enseignement spécifique pour préparer le Cambridge Proficiency ou un projet.

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- analyser et synthétiser efficacement de façon à mieux communiquer oralement et à l’écrit, à propos de thèmes suivants : réussir son entretien de recrutement en présentiel en distanciel, les speed net working, le marché de l’emploi, le développement des starts up les codes du recrutement, point sur les outils du recrutement, utilisation de LINKEDIN, négocier son contrat de travail, son salaire, l’intérêt de l’expatriation…

- apprendre à mieux se connaître (ses points faibles et ses points forts) afin de mieux communiquer.

METHODE

- apports théoriques,  «Communication écrite, orale», et «Bien démarrer sa vie professionnelle»

- mise en situation, avec la présentation orale (diaporama) et écrite d’un sujet en lien avec le recrutement,

- connaissance de soi, pédagogie inversée, développement du leadership, accompagnement adapté.

EVALUATION DES ETUDIANTS 

Elle portera sur la réalisation d’exercices concernant : la rédaction d’un CV et d’une lettre de motivation efficaces, des simulations d’entretiens de recrutement, des présentations écrites et orales à propos des thèmes précisés ci-dessus.

ORGANISATION DES COURS 

Les cours « Insertion professionnelle » s’organisent ainsi, il y a un décloisonnement des enseignements, ils sont orientés vers la recherche de stage/emploi et la communication :

- des forums du recrutement et des carrières sont proposés,

- les cours et TD sont donnés durant le semestre 1 de l’année universitaire (bac +5),  soit 8 heures.

Ce calendrier est ponctué d’échanges par e-mail et en face à face avec l’enseignante, en fonction des besoins de l’étudiants.

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Projet visant à développer ses compétences en Entrepreneuriat. Développer l’esprit d’initiative et la créativité en concevant un projet entrepreneurial concret, depuis l’identification d’une opportunité jusqu’à la proposition de solutions innovantes. Acquérir les compétences de communication et de travail collaboratif nécessaires pour présenter, défendre et argumenter un projet devant un public académique et professionnel. Comprendre les bases de la planification et de la gestion de projet entrepreneurial, y compris l’analyse des besoins du marché, la faisabilité économique et l’impact sociétal potentiel. Évaluation : présentation orale du projet sous forme de pitch, individuelle ou en groupe, évaluant la clarté, la structuration, la pertinence des arguments et l’originalité de la solution proposée. 

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Projet visant à développer ses compétences en Entrepreneuriat.

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Il y a des Cours sur la gestion de projet pourvus par un industriel. 

Un sujet technique est proposé par un industriel aux étudiants. Ils ont donc une présentation du sujet en début de Corporate Project. Les étudiants s'auto-organisent pour répondre au cahier des charges et ils développent la solution technique dans ce cadre. Au cours du projet, un ou plusieurs points d'étape sont effectués avec l'industriel afin de valider / réorienter les choix de la solution technique et/ ou l'organisation du projet. En fin de corporate project, une soutenance présentant l'organisation du projet et la solution technique proposée est effectuée. 

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La conception des machines électriques vise principalement à satisfaire les spécifications de couple, de vitesse ou de position pour répondre à une application. Il existe cependant de multiples phénomènes pouvant significativement impactés le dimensionnement. Des phénomènes vibratoires, thermiques ou bien encore électromagnétiques interviennent. Une connaissance avancée de ces phénomènes permet ainsi leur prise en considération.

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Ce cours introduit la magnétohydrodynamique (MHD), discipline à l'interface entre la mécanique des fluides et l'électromagnétisme. En s'appuyant sur les acquis des années précédentes, les étudiants y étudient les équations fondamentales de la MHD, les phénomènes clés tels que l'effet Hartmann et les ondes d'Alfvén, ainsi que les principales applications industrielles. Une initiation à la simulation numérique complète l'enseignement.

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Les étudiants apprendront à établir des modèles analytiques pour décrire le comportement dynamique des machines, en tenant compte des interactions entre le champ magnétique, la mécanique du rotor et les courants électriques. L’accent sera mis sur l’étude des effets de l'asynchronisme, du glissement et des pertes dans les performances globales des moteurs. Les étudiants développeront des compétences pour résoudre ces modèles à l’aide de méthodes analytiques et comprendre l’impact des différentes configurations et conditions de fonctionnement. Enfin, des études de cas et des simulations pratiques permettront de valider les modèles théoriques et d’appliquer ces connaissances à l’optimisation des machines asynchrones dans des applications industrielles.

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Le cours "Modélisation numérique par les éléments finis" permettra d'aborder les différents éléments suivants :

• la modélisation / mise en équations du problème : choix de la bonne EDP, de la bonne variable, des bonnes conditions aux limites suivant le dispositif à l'étude;
• l'utilisation des éléments finis nodaux pour la discrétisation des potentiels scalaires notamment;
• l'utilisation des éléments finis vectoriels pour la discrétisation des potentiels vecteurs ou des champs E, H, B, D par exemple;
• l'utilisation de formulations couplés à plusieurs champs (utiles quand on a des matériaux différents / ou que l’on veut coupler des phénomènes physiques);
•    des notions compléments complémentaires concernant notamment le traitement des matériaux non-linéaires, le calcul de grandeurs de type forces, les conditions aux limites équivalentes (pour éviter de mailler certains matériaux ou de grands volumes d'air).

Des séances de Bureau d'études permettront de mettre en œuvre ces notions sur un outil « libre » de calcul par éléments finis.

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Ce cours présente les stratégies de commande avancées appliquées aux machines électriques, avec un accent sur la robustesse, le rendement et la précision. Les étudiants y aborderont les principales méthodes de commande optimale et leurs défis d'intégration dans des systèmes industriels complexes. Des études de cas et des simulations viennent consolider les acquis théoriques en les appliquant à des projets concrets.

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Ce cours introduit les techniques d’optimisation globale basées sur des approches stochastiques et métaheuristiques, aujourd’hui largement utilisées dans la conception avancée des machines électriques et des actionneurs. Après une présentation des problématiques de dimensionnement (modèles électromagnétiques, contraintes géométriques et thermiques, fonctions objectif multicritères), le cours détaille les grandes familles de métaheuristiques : recuit simulé, recherche tabou, VNS, algorithmes génétiques et stratégies multistart. Les principes, réglages des paramètres, mécanismes d’exploration/exploitation et critères d’arrêt sont explicités à travers de nombreux exemples. Une part importante du cours est consacrée à l’intégration de ces méthodes avec des modèles physiques ou numériques (FEM, modèles analytiques, surrogate modeling, approches multi-fidélité), ainsi qu’aux stratégies pour réduire les coûts de calcul dans des problèmes de conception industriels. Des études de cas complètes sur des moteurs synchrones avec aimants, permettent de relier les aspects théoriques à des applications concrètes. L’objectif final est de donner aux étudiants une maîtrise opérationnelle des métaheuristiques pour résoudre des problèmes de conception réalistes, fortement non convexes, et pouvant être bruités ou multimodaux.

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Les étudiants apprendront à créer des modèles numériques détaillés de machines telles que les moteurs, générateurs et transformateurs en utilisant les outils de simulation électromagnétiques du logiciel. L’accent sera mis sur l’analyse des champs magnétiques, des pertes par courant de Foucault et de l’interaction entre les composants mécaniques et électriques au sein de la machine. Les étudiants acquerront également des compétences pour optimiser la conception des machines en fonction des résultats de simulation, en améliorant leur efficacité, leur rendement et leur fiabilité. Enfin, des travaux pratiques et des études de cas leur permettront d'appliquer ces techniques à des projets industriels réels, renforçant ainsi leur maîtrise des outils de simulation numérique dans le domaine des machines électriques.

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2 volumes de cours magistraux :  architecture et contrôle (3 * 1h45)

- HP composants semiconducteurs (2 * 1h45)

- MC 
1 Bureau d'étude (2 *3h30), s'appuyant sur l'utilisation et l’amélioration d'un modèle de simulation (logiciel PLECS):  

 + étude de l'architecture et une implémentation de la commande d'un drive (machine synchrone à aimant permanent)    

+ étude et dimensionnement de l'étage de filtrage (coté DC de l'onduleur)    

+ étude des réversibilités du courant prélevé par l'onduleur sur la source DC    

+ mise en évidence du phénomène d'instabilité et dimensionnement d'une solution stabilisatrice    

+ étude des pertes générées dans les composants semi-conducteur constituant la cellule de commutation de l'onduleur,   

+ analyse de la datasheet d'un transistor de puissance MOSFET SiC et IGBT Si    

+ dimensionnement du nombre de modules de puissance à utiliser en fonction d'un point de fonctionnement visé    

+ utilisation de modèles PLECS de pertes des transistors et de diodes SiC et Si    

+ dimensionnement du dissipateur thermique et simulation thermique du montage

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Les étudiants apprendront à analyser les contraintes mécaniques et thermiques, ainsi qu’à sélectionner les matériaux et les géométries appropriées pour garantir la performance, la fiabilité et la durabilité des dispositifs. L’accent sera mis sur la modélisation des forces, des couples et des vibrations dans les actionneurs, ainsi que sur les techniques de dimensionnement des rotors, stators et autres composants mécaniques. Les étudiants exploreront également l’intégration des aspects électriques et mécaniques dans la conception pour maximiser l’efficacité des machines. Enfin, à travers des études de cas et des projets pratiques, ils appliqueront ces connaissances à des problématiques réelles d’industrie, renforçant ainsi leur capacité à concevoir des systèmes d’actionnement et de génération adaptés à des applications variées.

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Les étudiants apprendront à concevoir des modèles 3D de pièces et d’assemblages complexes, en maîtrisant les outils de modélisation paramétrique et la création de dessins techniques associés. L’accent sera mis sur l’utilisation des fonctionnalités du logiciel pour réaliser des simulations de contraintes, de mouvements et d’interférences, afin de garantir la viabilité des conceptions. Les étudiants découvriront également les processus de gestion des versions de modèles, d’analyse de tolérances et de préparation à la fabrication. Enfin, à travers des projets pratiques, ils auront l’opportunité d’appliquer ces compétences à des projets industriels réels, développant ainsi leur capacité à utiliser un logiciel de CAO de manière professionnelle et efficace.

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Les étudiants apprendront à dimensionner et intégrer les composants nécessaires, tels que les alternateurs, les circuits de redressement et les systèmes de stockage d’énergie, afin de produire une alimentation électrique à partir du mouvement mécanique du vélo. L’accent sera mis sur l’optimisation de l'efficacité énergétique du générateur, la gestion de l’énergie produite et l’adaptation des systèmes de contrôle pour garantir un rendement maximal. Les étudiants aborderont également les aspects mécaniques et ergonomiques liés à l’adaptation du vélo d’appartement, tout en prenant en compte les contraintes pratiques telles que la durabilité et la sécurité. Enfin, à travers des phases de prototypage et de tests, ils appliqueront leurs compétences techniques pour créer un générateur fonctionnel et adapté à des applications pratiques telles que la recharge d’appareils électroniques.

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A partir d'un socle commun, mettant en évidence les procédures élémentaires de modélisation des machines électriques, le cours s'ouvre en 2 branches d'égales importantes dévolues respectivement aux machines synchrones et aux machines asynchrones – machines à induction:

Machines synchrones:

• Représentation des machines électriques synchrones- Modèle
  • Mise en équation, hypothèses
  • Représentation triphasée et diphasée
  • Machine non-sinusoïdale
  • Ondulation de couple (origines)
• Commande classique de la machine synchrone
  • Commande scalaire
  • Commande classique
• Commande avancée de la machine synchrone
  • Amélioration de la qualité du couple produit
  • Défluxage des machines à aimant
  • Commande sans capteur mécanique

Machines asynchrones (MAS) – machines à induction (MI) :

• Machine asynchrone à induction (MAS), modèles directs et inverses     

o    Modes d’alimentation d’une machine asynchrone triphasée à cage – cahiers des charges

o     Modélisation de la MAS triphasé, définition des paramètres, hypothèses          simplificatrices

o    Transformations triphasée – diphasées, conservation de puissance vs conservation d’amplitude

• Estimateurs, Observateurs – capteurs indirectes d’une MAS à cage

o     Estimation / Observation déterministes du Flux

o     Observations stochastiques – Filtre de Kalman du Flux 

o     Observations de la vitesse de rotation, méthodes partiels et globales

• Commandes indirectes et directes d’une MAS à cage

o     Commandes linéaires scalaires et vectorielles

o     Commandes non linéaires à mode glissant et linéarisation exacte

• Commande d’une Machine Asynchrone Doublement Alimentée (MADA)

o      Double commande vectorielle – propulsion navale

   Commande par le rotor – turbinage / pompage                                                                                  

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• Format: Le thème d'étude et de recherche (TER) "Commande des Actionneurs Electriques" est tout d'abord un TER. Dans ce cadre une problématique ouverte, à laquelle il n'y a pas de réponse unique, est posée. Afin de développer les capacités des étudiants à concevoir une démarche de façon méthodique pour répondre à cette problématique, l'enseignement se déroule en mode semi-encadré. Ceci permet d'offrir l'opportunité aux étudiants d'explorer différentes pistes en autonomie. 
• Thématique: La problématique à résoudre vise à la conception d'une architecture de commande en simulation d'un actionneur électrique (machine triphasée, synchrone ou asynchrone). Cette conception met en œuvre une démarche globale de complexité progressive visant à concevoir chaque boucle de commande l'une après l'autre de façon imbriquées. Pour chaque boucle, à partir d’un cahier des charges donné, la première étape consiste en la modélisation du comportement du système qu'il est souhaité de contrôler avant de laisser place à la conception du contrôleur associé en se basant sur le principe du "modèle inverse". Le modèle électrique du système convertisseur-machine en régime permanent permet l'analyse des limites de fonctionnement dans le plan couple-vitesse et aide à l'élaboration de stratégies de commande en couple qui constitue la dernière étape de l'architecture de commande. Les performances de fonctionnement obtenues pour le système dans son ensemble sont alors quantifiées et analysée en fonction des différents choix de conception des boucle de commande et de la stratégie de commande en couple choisie.

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Partie théorique :

I - Présentation générale de la Compatibilité Electromagnétique

II- Techniques et outils pour les investigations CEM

III – Méthodologies et techniques de réduction des risques CEM

Partie appliquée/BE :

-Synthèse/applications :  7 cas d'études CEM sur des architectures et cartes électroniques d'un système mécatronique embarqué.

-Analyse CEM complète d'un système mobile autonome 

-Spectres d'émission des circuits de puissance

-Cas d'immunité des circuits de commande et des capteurs.

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• Analyse statistique du comportement des systèmes dynamiques soumis à des perturbations aléatoires.
• Estimation Bayésienne et équations du filtrage optimal
• Algorithmie du filtrage de Kalman et de ses variantes (filtre de Kalman étendu et filtre de Kalman sans parfum). 
• Propriétés et réglage du filtre.
• Choix et développement d'un modèle pour la synthèse du filtre en fonction des objectifs
• Application à l'estimation de la charge d'un moteur, 
• Application à la commande sans capteur des moteurs.

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Cette matière comporte 1 volume de cours et 1 BE

·       Cours « Systèmes multidimensionnels »

·       BE « Systèmes multidimensionnels »

Systèmes multidimensionnels (CM 8h75, resp. G. Garcia)

Programme :

·       Représentations des systèmes multidimensionnels : équations différentielles couplées, matrice de transfert.

·       Commandabilité et observabilité des systèmes multidimensionnels.

·       Recherche d'une représentation d'état d'un système multidimensionnel à partir d'une matrice de transfert : méthode de Gilbert, méthode des invariants, décomposition en matrice de rang 1.

·       Conception d'une commande : placement de pôles, décomposition canonique, placement de vecteurs propres, retour d'états, retour de sortie.

BE Systèmes multidimensionnels (BE 3h30, resp. E. Chantery)

Objectifs : projet d'application du CM "Systèmes Multidimensionnels"

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• Format: Le thème d'étude et de recherche (TER) "Commande Avancée" est tout d'abord un TER. Dans ce cadre une problématique ouverte, à laquelle il n'y a pas de réponse unique, est posée. Afin de développer les capacités des étudiants à concevoir une démarche de façon méthodique pour répondre à cette problématique, l'enseignement se déroule en mode semi-encadré. Ceci permet d'offrir l'opportunité aux étudiants d'explorer différentes pistes en autonomie. 
• Thématique: La problématique à résoudre vise à la conception d'une loi de commande permettant de réaliser l'asservissement en position d'un système électromécanique de type translateur (système ayant pour but de déplacer des charges comme on peut le retrouver dans différents secteurs industriels). Cette conception met en œuvre une démarche globale qui, à partir d’un cahier des charges donné, commence par la modélisation du système à contrôler. A partir de ce modèle, des premiers correcteurs classiques sont alors développés en simulation, puis leur capacité à répondre au cahier des charges est quantifiée et analysée. Des correcteurs plus avancés sont alors conçus et étudiés afin d'évaluer s'ils permettent d'apporter une meilleure réponse au cahier des charges. Parmi les différents correcteurs analysés, un choix est à faire quant à celui qui sera ensuite discrétisé pour une implémentation temps-réel sur le dispositif réel. La validation expérimentale sur le translateur est l'étape finale qui permet de faire des derniers ajustements des correcteurs vis à vis des performances requises à atteindre.

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Les structures spatiales mécatroniques nécessitent des solutions particulières en termes d'efficacité, de robustesse et de précision pour les équipements qui doivent fonctionner pendant plusieurs décennies sans entretien. Dans ce contexte, la technologie piézoélectrique associée à des propriétés matérielles particulières peut apporter des solutions multidomaines pour l'actionnement, l'isolation mécanique ou la récupération d'énergie. Les métamatériaux élastiques offrent de nouvelles possibilités en termes de réponse mécanique dynamique. Les métamatériaux sont une nouvelle classe de matériaux qui présentent des propriétés extraordinaires. Dans le contexte de la dynamique, ils peuvent afficher une masse et/ou une rigidité effective négative, élargissant ainsi l'espace de conception classique des matériaux d'ingénierie. Ils peuvent donc être très intéressants pour la conception de dispositifs polyvalents haute performance.

Dans ce cours, les étudiants découvriront les applications des métamatériaux élastiques pour divers dispositifs mécatroniques spatiaux, en particulier les collecteurs d'énergie, les actionneurs, les capteurs et les transformateurs électromécaniques, et apprendront comment les métamatériaux peuvent être conçus et utilisés pour améliorer considérablement les propriétés dynamiques de ces systèmes. Les étudiants auront l'occasion de concevoir un dispositif, depuis les principes théoriques jusqu'aux simulations, en passant par le prototypage et les tests électromécaniques physiques.

Le cours comprend 8 séances au cours desquelles nous présentons les connaissances théoriques et pratiques nécessaires, suivies de 4 séances consacrées à un projet étudiant axé sur la conception, l'assemblage et le test d'un dispositif prototype. Enfin, les étudiants participent à un projet de niveau industriel soutenu et supervisé par des experts de haut niveau du secteur spatial.

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Ce cours initie les étudiants aux techniques de bobinage des machines électriques, composante essentielle de la conception d'un actionneur. Le bobinage conditionne les niveaux de tension et de courant de l'alimentation, et influence le contenu harmonique des champs magnétiques, impactant directement le rendement de l'association machine-convertisseur. Les concepts théoriques sont mis en pratique à travers des exercices de conception de bobinages variés.

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Surveillance et diagnostic des défauts des systèmes électromécaniques

1. Le rôle croissant de la surveillance et du diagnostic des défauts

2. Défaillances dans les systèmes électromécaniques

3. Solutions existantes pour la surveillance et le diagnostic des défauts

4. Introduction à la fiabilité

5. Méthodes de diagnostic : classification et exemples (BE)

6. Conception d'expériences pour une étude de fiabilité (BE)

Cours magistraux et travaux sur ordinateur, basés sur un apprentissage par problèmes

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Un semestre de 12 séances interactives et hebdomadaires, structuré en deux modules — Communicating in Conferences et Communicating in Professional Meetings.                                 Maîtrise de la communication écrite et orale en anglais scientifique (rédaction d’abstracts étendus, présentations orales, posters). Développement de compétences transversales : analyse réflexive, travail en équipe, autonomie, esprit critique, professionnalisme et respect des normes académiques et éthiques. Évaluation individuelle : poster scientifique accompagné d’une présentation orale et d’un abstract étendu.

Capacité à planifier et animer une réunion de manière structurée. Maîtrise de l’expression orale et écrite spécifique aux réunions professionnelles (prise de parole, interruptions, formulation d’objectifs, rédaction de minutes). Travail collaboratif en groupe et gestion de rôles dans un contexte professionnel. Évaluation en groupe : organisation et animation d’une réunion de 30 minutes, production d’un ordre du jour et d’un compte rendu écrit.

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Enseignement spécifique pour approfondir son anglais scientifique.

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Enseignement spécifique pour atteindre le niveau B2.

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Enseignement spécifique pour préparer le Cambridge Proficiency ou un projet.

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- analyser et synthétiser efficacement de façon à mieux communiquer oralement et à l’écrit, à propos de thèmes suivants : réussir son entretien de recrutement en présentiel en distanciel, les speed net working, le marché de l’emploi, le développement des starts up les codes du recrutement, point sur les outils du recrutement, utilisation de LINKEDIN, négocier son contrat de travail, son salaire, l’intérêt de l’expatriation…

- apprendre à mieux se connaître (ses points faibles et ses points forts) afin de mieux communiquer.

METHODE

- apports théoriques,  «Communication écrite, orale», et «Bien démarrer sa vie professionnelle»

- mise en situation, avec la présentation orale (diaporama) et écrite d’un sujet en lien avec le recrutement,

- connaissance de soi, pédagogie inversée, développement du leadership, accompagnement adapté.

EVALUATION DES ETUDIANTS 

Elle portera sur la réalisation d’exercices concernant : la rédaction d’un CV et d’une lettre de motivation efficaces, des simulations d’entretiens de recrutement, des présentations écrites et orales à propos des thèmes précisés ci-dessus.

ORGANISATION DES COURS 

Les cours « Insertion professionnelle » s’organisent ainsi, il y a un décloisonnement des enseignements, ils sont orientés vers la recherche de stage/emploi et la communication :

- des forums du recrutement et des carrières sont proposés,

- les cours et TD sont donnés durant le semestre 1 de l’année universitaire (bac +5),  soit 8 heures.

Ce calendrier est ponctué d’échanges par e-mail et en face à face avec l’enseignante, en fonction des besoins de l’étudiants.

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Projet visant à développer ses compétences en Entrepreneuriat. Développer l’esprit d’initiative et la créativité en concevant un projet entrepreneurial concret, depuis l’identification d’une opportunité jusqu’à la proposition de solutions innovantes. Acquérir les compétences de communication et de travail collaboratif nécessaires pour présenter, défendre et argumenter un projet devant un public académique et professionnel. Comprendre les bases de la planification et de la gestion de projet entrepreneurial, y compris l’analyse des besoins du marché, la faisabilité économique et l’impact sociétal potentiel. Évaluation : présentation orale du projet sous forme de pitch, individuelle ou en groupe, évaluant la clarté, la structuration, la pertinence des arguments et l’originalité de la solution proposée. 

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Projet visant à développer ses compétences en Entrepreneuriat.

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Il y a des Cours sur la gestion de projet pourvus par un industriel. 

Un sujet technique est proposé par un industriel aux étudiants. Ils ont donc une présentation du sujet en début de Corporate Project. Les étudiants s'auto-organisent pour répondre au cahier des charges et ils développent la solution technique dans ce cadre. Au cours du projet, un ou plusieurs points d'étape sont effectués avec l'industriel afin de valider / réorienter les choix de la solution technique et/ ou l'organisation du projet. En fin de corporate project, une soutenance présentant l'organisation du projet et la solution technique proposée est effectuée. 

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Le cours consiste à introduire l’approche de modélisation par l’outil Bond Graph. Il s’agit d’une approche multi-physique permettant de modéliser, sous le même langage, différents phénomènes physiques et de prendre en compte les divers couplages entre les composants d’un système. Cette approche est appliquée dans ce cours à différents exemples de systèmes multi-flux et multi-physiques.

Le cours est complété par un bureau d’étude qui consiste à modéliser un actionneur électro-hydrostatique (EHA) d’un avion A320 par l’approche Bond Graph et à remplacer la source d’alimentation de cet EHA par une pile à combustible hybridée par des super condensateurs.

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1.Conception et Analyse de Procédés et Systèmes Énergétiques Intégrant des Critères de Développement Durable

 Formulation du problème : Identifier les enjeux et les objectifs de conception des systèmes énergétiques en tenant compte des critères de développement durable.

• Métriques de Développement Durable : Comprendre les indicateurs clés pour évaluer la durabilité des systèmes énergétiques, en intégrant des dimensions économiques, environnementales et sociales
• Formulation de critères économiques pertinents pour les systèmes énergétiques (concept de LCOE) : Savoir appliquer des critères économiques, tels que le LCOE (Levelized Cost of Energy)

2. Introduction à l’écococonception l’ACV

Principes fondamentaux et cadre normatif (ISO 14040/44)

Intérêt de l’ACV pour les systèmes énergétiques

3. Méthodologie et Étapes de l’ACV

Définition des objectifs et du champ de l’étude

Définition des objectifs et du périmètre

Fonction du produit ou du système

Unité fonctionnelle et flux de référence

Arbre des processus et exemples d’application

Inventaire des émissions et des extractions

Méthode de réalisation d’un inventaire

Bases de données d’inventaire (ex. : EcoInvent)

Analyse des impacts environnementaux

Méthodes de caractérisation des impacts

Catégories d’impacts et indicateurs clés

Interprétation et analyse critique des résultats

Influence des choix de modélisation sur les résultats

Identification des limites et des incertitudes

Comparaison de scénarios et recommandations

Identification des principaux enjeux environnementaux liés aux technologies énergétiques actuelles et émergentes

Analyse des bénéfices environnementaux liés à l’intégration des systèmes énergétiques sur l’ensemble de la chaîne de valeur

Programme et contenu du Bureau d’étude :

1.       Mise en œuvre d’une analyse de cycle de vie appliquée à un système énergétique (ex. : panneaux photovoltaïques, éoliennes)

2.       Utilisation du logiciel SimaPro pour la modélisation et l’évaluation des impacts environnementaux

3.       Restitution des résultats sous forme d’un rapport écrit respectant le cadre de l’ACV et d’une présentation orale

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• Modélisation et optimisation de chaînes logistiques « énergie »

-       Principes de modélisation d’une chaîne logistique « énergie »

-       Classification des modèles énergétiques : modèles descendantes (top-down), ascendantes (bottom-up) et hybrides

-       Prise en compte de l’aspect multicritère

• Illustration dans un bureau d’études de conception d’une chaîne « hydrogène »

Utilisation d’un modèle existant

Analyse de scenarios de déploiement (production centralisée / décentralisée)

Calcul de LCOE, du potentiel de réchauffement climatique

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- Identification des problèmes d'optimisation multi-objectifs : Exemples de décisions et de critères dans l'optimisation des systèmes énergétiques.

-  Présentation des principales méthodes d'optimisation multi-objectifs : Introduction aux approches d'optimisation et d'aide à la décision adaptées aux systèmes énergétiques.

- Identification des stratégies d'optimisation pertinentes : Sélection des approches appropriées en fonction des spécificités d'un problème donné.

-  Formulation des critères d'optimisation : Définition des critères techniques, économiques et environnementaux pour l'optimisation des systèmes énergétiques.

-  Étude de cas en bureau d'études : Analyse d'un système de cogénération chaleur-électricité par une turbine à gaz, avec formulation du problème, optimisation multi-objectifs et prise de décision basée sur des critères techniques, économiques et environnementaux.

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À l’issue de ce module, les étudiants connaitront les éléments à prendre en compte lors du dimensionnement d’un réseau embarqué, comme les problématiques de qualité et stabilité, l’apport de l’hybridation, la sécurité et la fiabilité et la CEM.

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En plus des théories relatives à l'hybridation et à la gestion d'énergie des systèmes multi-sources, le cours est basé sur plusieurs exemples de systèmes énergétiques hybrides issus du retour d'expérience du laboratoire Laplace dans ce domaine de recherche. Ces exemples concernent en particulier le domaine de transport (l'aéronautique, le ferroviaire et le routier).

In addition to the hybridization theorie and the energy management of multi-source systems, the course is based on several examples of hybrid energy systems from the Laplace laboratory experience feedback. These examples relate in particular to the transport field (aeronautics, rail and road).

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les réseaux électriques intelligents plus communément nommés ‘’smart grids’’ se situent pleinement dans le contexte de la transition énergétique. L’électrification massive constitue une voie privilégiée vers la nécessaire décarbonation du paysage. Après la mécanisation et l’informatique (internet), les smart grids sont considérés comme la 3eme révolution industrielle, de par le fait qu’ils constituent le maillon essentiel pour favoriser l’équilibrage production consommation d’électricité qui deviendra de plus en plus précaire au fur et à mesure de l’intégration massive d’énergies renouvelables intermittentes (solaire, éolien). Les smart grids se définissent par l’idée d’intégrer infrastructure électrique (énergie) les Technologies de l’Information et de la Communication, ceci afin d’apporter la flexibilité nécessaire pour résoudre ce problème d’équilibrage de puissance dans des conditions fiables (résilientes aux défauts, cyberattaques,…) et pour un cout acceptable par les consommateurs.

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I L’énergie solaire : contexte et généralités

II La conversion photovoltaïque :

            Le rayonnement dans l’espace, sur Terre, masse atmosphérique

            Principes physiques, cellule à jonction PN, caractéristique, influence éclairement et T

            Matériaux et technologies des cellules photovoltaïques

III De la cellule au générateur photovoltaïque, modularité

Associations de cellules, mise en série, en parallèle, déséquilibres et protections

Modélisation, simulation, commande MPPT

IV Systèmes photovoltaïques

            Problématique, architectures, gestion de l’énergie (raccordé, isolé, stockage, …)

            Production énergétique, gisement solaire, caractérisation, dimensionnement, ACV

            Systèmes raccordés au réseau

            Systèmes autonomes non raccordés

V Calculs économiques : taux d’actualisation, inflation, TRI, LCOE, …

Les mécanismes d’aides : tarifs de rachat, compléments de rémunération.

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L’hydroélectricité : différents types d’ouvrages

Les barrages, leur classement et leur surveillance

Les différentes turbines et le choix en fonction des caractéristiques de l’ouvrage

L'hydrologie d'un aménagement, les ouvrages de prise d'eau, d'amenée et de restitution, les turbines et la puissance disponible, les impacts environnementaux et leurs mesures de réduction. Réglementation à appliquer.

Organisation et législation de la production hydraulique en France, contrats d’obligation d’achat

Prédimensionnement technico-économique d’une centrale (BE

Visite du site de production EDF Bazacle

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Au-delà des enseignements sur les énergies renouvelables (Photovoltaïque, éolien, biogaz,…), au cœur de notre formation Nouvelles Technologies de l’Energie, nous souhaitons donner aux étudiants une vision élargie des problématiques et enjeux de l’énergie. Pour cela nous faisons appel à des industriels spécialistes des différents domaines. Ils interviennent une journée ou une demi-journée, les étudiants font un résumé de l’intervention qui est évalué.

Exemples de journées thématiques :

JT : Enjeux de la transition énergétique : ASTIER Stephan, Professeur émérite, Toulouse INP

JT : PV :  CAUSSAT-BONNANS Brigitte

JT : Piles microbiennes

BASSEGUY Regine

JT : Piles microbiennes

BASSEGUY Regine, CNRS

JT : Procédés de Capture CO2

ALIX Pascal, IFPEN

JT : Energie Nucléaire

LATGE Christian, CEA

JT : Acceptabilité sociétale des énergies renouvelables

VERVIER Philippe Acceptable Avenirs

JT : Ecologie Industrielle

Marianne Boix, Ludovic Montastruc

JT : Aspect économique de l'énergie

LAFFORGUE Gilles, Toulouse Business School

JT : Analyse économique du marché de l’électricité

LEROYER Yoanne, Communauté de communes du Pays Basque

JT : Biogaz

PRIAROLLO Jeremie, Solagro

JT : Habitats

CAPITAINE Loic, Ecozimut

Nous effectuons également des visites de sites industriels pour illustrer les différents enseignements

Site de production Eolien Photovoltaïque Ville franche de Lauragais

Site de production hydroélectricité Le Bazacle Toulouse

Plateforme Smart ZAE SCLE INEO démonstrateur smart grids

Site de traitement des déchets et production biogaz Clerverts , Organic’Vallée

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Un semestre de 12 séances interactives et hebdomadaires, structuré en deux modules — Communicating in Conferences et Communicating in Professional Meetings.                                 Maîtrise de la communication écrite et orale en anglais scientifique (rédaction d’abstracts étendus, présentations orales, posters). Développement de compétences transversales : analyse réflexive, travail en équipe, autonomie, esprit critique, professionnalisme et respect des normes académiques et éthiques. Évaluation individuelle : poster scientifique accompagné d’une présentation orale et d’un abstract étendu.

Capacité à planifier et animer une réunion de manière structurée. Maîtrise de l’expression orale et écrite spécifique aux réunions professionnelles (prise de parole, interruptions, formulation d’objectifs, rédaction de minutes). Travail collaboratif en groupe et gestion de rôles dans un contexte professionnel. Évaluation en groupe : organisation et animation d’une réunion de 30 minutes, production d’un ordre du jour et d’un compte rendu écrit.

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Enseignement spécifique pour approfondir son anglais scientifique.

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Enseignement spécifique pour atteindre le niveau B2.

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Enseignement spécifique pour préparer le Cambridge Proficiency ou un projet.

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Un semestre de 12 séances interactives et hebdomadaires, structuré en deux modules — Communicating in Conferences et Communicating in Professional Meetings.                                 Maîtrise de la communication écrite et orale en anglais scientifique (rédaction d’abstracts étendus, présentations orales, posters). Développement de compétences transversales : analyse réflexive, travail en équipe, autonomie, esprit critique, professionnalisme et respect des normes académiques et éthiques. Évaluation individuelle : poster scientifique accompagné d’une présentation orale et d’un abstract étendu.

Capacité à planifier et animer une réunion de manière structurée. Maîtrise de l’expression orale et écrite spécifique aux réunions professionnelles (prise de parole, interruptions, formulation d’objectifs, rédaction de minutes). Travail collaboratif en groupe et gestion de rôles dans un contexte professionnel. Évaluation en groupe : organisation et animation d’une réunion de 30 minutes, production d’un ordre du jour et d’un compte rendu écrit.

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Enseignement spécifique pour approfondir son anglais scientifique.

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Enseignement spécifique pour atteindre le niveau B2.

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- analyser et synthétiser efficacement de façon à mieux communiquer oralement et à l’écrit, à propos de thèmes suivants : réussir son entretien de recrutement en présentiel en distanciel, les speed net working, le marché de l’emploi, le développement des starts up les codes du recrutement, point sur les outils du recrutement, utilisation de LINKEDIN, négocier son contrat de travail, son salaire, l’intérêt de l’expatriation…

- apprendre à mieux se connaître (ses points faibles et ses points forts) afin de mieux communiquer.

METHODE

- apports théoriques,  «Communication écrite, orale», et «Bien démarrer sa vie professionnelle»

- mise en situation, avec la présentation orale (diaporama) et écrite d’un sujet en lien avec le recrutement,

- connaissance de soi, pédagogie inversée, développement du leadership, accompagnement adapté.

EVALUATION DES ETUDIANTS 

Elle portera sur la réalisation d’exercices concernant : la rédaction d’un CV et d’une lettre de motivation efficaces, des simulations d’entretiens de recrutement, des présentations écrites et orales à propos des thèmes précisés ci-dessus.

ORGANISATION DES COURS 

Les cours « Insertion professionnelle » s’organisent ainsi, il y a un décloisonnement des enseignements, ils sont orientés vers la recherche de stage/emploi et la communication :

- des forums du recrutement et des carrières sont proposés,

- les cours et TD sont donnés durant le semestre 1 de l’année universitaire (bac +5),  soit 8 heures.

Ce calendrier est ponctué d’échanges par e-mail et en face à face avec l’enseignante, en fonction des besoins de l’étudiants.

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Projet visant à développer ses compétences en Entrepreneuriat. Développer l’esprit d’initiative et la créativité en concevant un projet entrepreneurial concret, depuis l’identification d’une opportunité jusqu’à la proposition de solutions innovantes. Acquérir les compétences de communication et de travail collaboratif nécessaires pour présenter, défendre et argumenter un projet devant un public académique et professionnel. Comprendre les bases de la planification et de la gestion de projet entrepreneurial, y compris l’analyse des besoins du marché, la faisabilité économique et l’impact sociétal potentiel. Évaluation : présentation orale du projet sous forme de pitch, individuelle ou en groupe, évaluant la clarté, la structuration, la pertinence des arguments et l’originalité de la solution proposée. 

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Projet visant à développer ses compétences en Entrepreneuriat.

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Il y a des Cours sur la gestion de projet pourvus par un industriel. 

Un sujet technique est proposé par un industriel aux étudiants. Ils ont donc une présentation du sujet en début de Corporate Project. Les étudiants s'auto-organisent pour répondre au cahier des charges et ils développent la solution technique dans ce cadre. Au cours du projet, un ou plusieurs points d'étape sont effectués avec l'industriel afin de valider / réorienter les choix de la solution technique et/ ou l'organisation du projet. En fin de corporate project, une soutenance présentant l'organisation du projet et la solution technique proposée est effectuée. 

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