Contrat post-doctoral - projet amie f/h

Introduction Le projet porte sur la gestion de la qualité de l’énergie et de la compatibilité électromagnétique (CEM) dans les micro-réseaux d’énergie renouvelable. Ces réseaux, intégrant une variété de sources d’énergie, de charges actives et de systèmes de stockage, font face à de nouveaux défis, notamment en raison de la multiplication des convertisseurs statiques. En particulier, la gestion des phénomènes transitoires, qui affectent la fiabilité des réseaux, devient particulièrement complexe en raison de la diversité des sources d’énergie, des reconfigurations possibles des réseaux et de la nécessité de filtres passifs pour les convertisseurs. Ces phénomènes peuvent entraîner des interférences, perturber le fonctionnement du réseau et endommager les équipements. Le projet a pour objectif de développer des capteurs de tension et de courant, équipés d’une électronique de traitement rapide (FPGA), afin de détecter et analyser ces transitoires. En utilisant des algorithmes d’analyse temps-fréquence, tels que la transformée en ondelettes, ces capteurs permettront d’identifier en temps réel les types et les sources des transitoires. Ces informations remontées au système de contrôle et de supervision temps réel du réseau, pourront permettre une gestion optimisée du réseau et un diagnostic en temps réel des contraintes CEM. Objectifs Le projet vise à concevoir un système de détection rapide des phénomènes transitoires, afin de garantir une gestion optimale des micro-réseaux d’énergie renouvelable. Des capteurs de tension et de courant, intégrant une électronique numérique rapide (type FPGA), seront développés pour le traitement en temps réel des signaux. Ce traitement permettra un débruitage des signaux mesurés pour optimiser la détection, ainsi que l’identification précise de la nature et de la source des transitoires. Les traitements se baseront sur la transformée en ondelettes pour discriminer les événements selon leur fréquence et leur localisation temporelle, avec des filtres optimisés et à faible complexité, adaptés aux FPGA à échantillonnage rapide. Les verrous scientifiques du projet concernent le développement d'algorithmes capables de gérer la diversité des phénomènes transitoires en termes de durée, amplitude et nature, ainsi que l’architecture numérique haute performance, capable de garantir rapidité de traitement, précision et puissance de calcul. Enfin, le développement de systèmes de contrôle distribués multifonctions constitue un objectif central pour la mise en oeuvre de micro-réseaux performants. Description détaillée Le développement des micro-réseaux d'énergie renouvelable, intégrant de multiples sources, charges actives et systèmes de stockage pilotés, complexifie la gestion de la qualité de l’énergie et de la compatibilité électromagnétique (CEM) en raison notamment de la démultiplication des convertisseurs statiques. Cette contrainte représente un défi majeur pour la fiabilité et la stabilité de ces micro-réseaux. Une problématique centrale dans ce contexte est l’impact des phénomènes transitoires, en tension et courant, pouvant endommager les équipements et affecter la performance du réseau. Ces transitoires peuvent intervenir lors de la commutation des équipements (mise en marche, arrêt), en cas de défauts sévères dans les équipements ou le système de distribution (court-circuit, défaut de terre), de décharges dues à une dégradation de l’isolation (machines électriques, transformateurs, panneaux photovoltaïques), ou encore lors d’impacts de foudre. Ces phénomènes transitoires peuvent générer des interférences perturbant le fonctionnement du réseau, déclencher accidentellement des dispositifs de protection, et, dans les cas les plus critiques, provoquer une défaillance en cascade de l’ensemble du réseau. L’atténuation des risques associés à ces transitoires représente un enjeu majeur pour le développement des micro-réseaux. En particulier, la littérature met en évidence que la détection et la localisation des défauts de court-circuit dans les micro-réseaux, une fonction de protection cruciale, représentent un challenge difficilement adressable avec les méthodes employées dans les réseaux conventionnels. En effet, la diversité des sources d'énergie et les reconfigurations potentielles du réseau entraînent des amplitudes et dynamiques variables des courants de défaut. De plus, la multiplication des convertisseurs statiques impose l'utilisation de filtres passifs qui réduisent les niveaux des courants de court-circuit, rendant ainsi les disjoncteurs classiques moins performants, entraînant des risques de sous-détection. Dans ce cadre, le développement de capteurs de tension et de courant, associés à une électronique de traitement rapide exploitant des analyses temps-fréquence des signaux pour distinguer les différents types de transitoires et identifier leurs sources, constitue un axe de développement primordial. L’objectif est double : permettre d’une part la mise en oeuvre de la gestion du réseau adaptée, telles que l'isolement de certaines parties du réseau et le contrôle des instabilités engendrées ; et d’autre part, par le diagnostic en temps réel fourni par ces capteurs, permettre l’identification et l’analyse de problématiques CEM (équipements perturbateurs et dysfonctionnements associés). PRÉSENTATION DE L’ETABLISSEMENT L’Université de Technologie de Tarbes est un EPSCP nouvellement crée par le décret 2023-1094 du 24 novembre 2023. Elle assure une mission d’enseignement supérieur, de recherche et d’innovation. Son nom de marque est « Université de Technologie Tarbes Occitanie Pyrénées » (UTTOP). C’est la 4e Université de Technologie française. Elle résulte de la transformation de l’EPA/RCE « Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tarbes » en EPSCP à la date du décret, puis du transfert à la date du 1er janvier 2024 de l’IUT de Tarbes, initialement rattaché à l’Université de Toulouse III (Paul Sabatier). Elle accueille 2800 étudiants, du post-bac au doctorat, et dispose d’un budget de 40M€ dont 30M€ de masse salariale. Elle est dotée d’un patrimoine bâti de près de 40.000 m2 sur une superficie de près de 12 ha. Elle contribue à l’activité de recherche de plusieurs laboratoires et porte plusieurs plateformes technologiques dans le cadre d’une approche intégrée Formation-Recherche-Innovation.