A partir du 1er janvier 2018, les activités de recherche du LEC sont développées au sein de Roberval, laboratoire de recherche en mécanique, énergie et électricité.

 

L’objectif du LEC est de se positionner comme pôle de compétence dans le domaine de la conception globale des actionneurs à pilotage électronique. C’est un domaine qui nécessite de maîtriser des aspects aussi variés que l’électromécanique, l’électronique de puissance, la commande, mais aussi les contraintes liées à la thermique et à l’acoustique. Dans cette optique, les activités ont été déployées sous deux thématiques complémentaires, intitulées respectivement :

Conception, optimisation des machines électriques et de leur commande (COMEC)

Cette thématique a pour objectif l’étude d’actionneurs électriques présentant un caractère novateur tant au niveau de la structure (machine, électronique de puissance et commande), que des conditions d’utilisation de structures plus classiques. Cet axe nécessite une approche scientifique et technologique pluridisciplinaire associant l’électrotechnique, l’électronique de puissance, la commande, la thermique, la mécanique, ainsi que les outils mathématiques de l’analyse numérique et de l’optimisation. Les actions de recherche ont été développées selon deux directions. Cette thématique aborde les aspects modèles et méthodologies.

Alimentation des systèmes à énergie embarquée (AS2E)

La recherche constante d’une augmentation d’autonomie des systèmes à énergie embarquée impose un dimensionnement et un contrôle optimal des actionneurs ainsi que leur système d’alimentation.  Cette thématique aborde, de manière plus particulière, l’influence des stratégies de modulation sur différents critères (pertes, perturbations conduites, bruits acoustiques) et la modélisation des sources électrochimiques et leur surveillance.

La plateforme Lumiwatt propose dix technologies de panneaux photovoltaïques, en structure fixe et sur des « trackers ». Depuis plusieurs années elle a accumulé une base de données de première importance sur les performances des différentes technologies, en fonction des paramètres météorologique enregistrés à Loos en Gohelle.

En phase 2, Lumiwatt s’est enrichi d’un second démonstrateur en 2016 autour des usages de l’énergie électrique renouvelable : Outre du PV, deux éoliennes de petite puissance (dont celle de la société Unéole) et du stockage (société Enersys) seront testés sur 3 usages :

  • Alimentation de l’éclairage public de Liévin
  • Alimentation des besoins  nocturnes du centre des apprentis d’Auteuil
  • Ecrêtage des demandes de pointe du centre des apprentis d’Auteuil

Lumiwatt Phase 2

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Les principaux axes de recherche concernent la mise au point de substituts osseux à base de phosphates de calcium à macro et microporosité contrôlées et de bioverres, de nouveaux matériaux piézoélectriques avec ou sans plomb, de matériaux massifs et de revêtements résistants à l’usure et à la corrosion.

Le principal point fort du LMCPA est la maîtrise de toutes les étapes d’élaboration des pièces céramiques depuis la synthèse des poudres jusqu’au matériau final en assurant le contrôle de la microstructure et la mesure des propriétés physiques, électriques et mécaniques.

Ses activités se déclinent en deux axes principaux :

Les compétences du laboratoire peuvent se décliner ainsi :

  • synthèse de matières premières (poudres, gels et verres),
  • optimisation des microstructures par des techniques de frittage assisté,
  • matériaux poreux et multiphasés,
  • revêtements et fonctionnalisation des surfaces,
  • caractérisations spécifiques.
Nom complet du laboratoire :
Laboratoire Systèmes Electrotechniques et Environnement
Sigle

LSEE

Année de création
1992

Ville
Béthune

Tutelle
Université d’Artois

Plateformes
Structure et Eco-Efficacité Energétique (S3E)

Effectif (à fin 2016) :

  • EC Permanents : 15
  • PHDs : 12
  • Post Docs : 1

Intitulés axes/départements de recherche
Efficacité environnementale des machines électriques

Partenaires (industriels, académiques, autres)
Thyssenkrupp Electrical Steel, FAVI, Flipo Richir, EDF R&D, SATT Nord, Alstom, Safran, Jeumont, Green Isolight International, Auxel, Sky Azur, Eomys, Sofilec, CEA

Autres adresses URL :

Les permanents du LSEE travaillent de concert les machines électriques et leurs constituants.

3 axes de recherche :

  • L’efficacité environnementale. Il s’agit d’abord de rendre les machines plus efficientes en utilisant des matériaux magnétiques tels que des tôles à grains orientés. Des structures originales ont conduit à l’éco-conception de moteurs plus écologiques ou à très hautes performances. Ensuite, l’évaluation des performances énergétiques de parcs de machines électriques se fait avec des cellules non intrusives offrant un suivi à distance. Ce projet s’inscrit parfaitement dans le cadre de la TRI de la Région des Hauts de France. Enfin, la dimension environnementale repose également sur l’analyse et la réduction des bruits et vibrations d’origine magnétiques des machines électriques, thème initial du LSEE.
  • La dégradation et le vieillissement des machines électriques avec des méthodes de prédiction ou de suivi originales. D’abord, le LSEE s’est spécialisé dans le diagnostic de défauts, barres cassées de machines asynchrones ou courts-circuits entre spires ou entre tôles, par mesure de grandeurs non invasives : bruits et vibrations ou champ de dispersion. Ensuite, des travaux visent à améliorer la fiabilité des actionneurs, particulièrement ceux destinés à l’aéronautique. Ils portent sur l’agencement des conducteurs dans les encoches pour limiter les tensions inter-spires ou l’isolation des conducteurs.
  • La montée franche en température des machines électriques. Cet axe est apparu suite aux sollicitations des partenaires du laboratoire. Cette problématique conduit les chercheurs à analyser et développer les possibilités de fonctionnement à températures bien supérieures à 240°.

Informations complémentaires

Le Laboratoire Systèmes Electrotechniques et Environnement (LSEE) se singularise par la couleur expérimentale forte. Impulsée par J-F Brudny dès la création du LSEE, cette systématisation de l’expérimentation trouve de multiples avantages en termes :

  • de validation des résultats obtenus par des modèles théoriques,
  • de formation des doctorants,
  • d’attractivité auprès de nos partenaires industriels.

Le LSEE dispose aujourd’hui d’une expérience solide pour la réalisation des dispositifs expérimentaux, des maquettes ou des prototypes très spécifiques.

Le laboratoire est structuré en trois pôles de recherche regroupant l’ensemble des activités :

  • un pôle Matériaux ( PHEMADIC )constitué globalement des équipes SCM et CE du LGEP
  • un pôle Electromagnétisme ( PIEM ) constitué globalement des équipes ICHAMS et MDMI du LGEP, du DRE du L2S et du thème CND de l’équipe COCODI.
  • un pôle Systèmes ( ECo2 ) constitué globalement de l’équipe COCODI du LGEP (sauf CND), des groupes ESE et SSE (en partie) de E3S

Cette collaboration a été mise en place à compter du 1er janvier 2006 pour une durée de 4 ans. Depuis le 1er janvier 2006, dans le cadre du LAMEL, le code_Carmel est utilisé par des ingénieurs d’EDF R&D pour la modélisation de systèmes électrotechniques. Ainsi, le développement de code_Carmel est conjointement réalisé par les deux parties constituant le LAMEL.

Le code de calcul code_Carmel (Code Avancé de Recherche en Modélisation Electromagnétique) a été développé initialement au sein de l’équipe Modélisation du laboratoire L2EP. Actuellement nous disposons de deux versions ;

  • La première traite les problèmes de la magnétoharmonique et est principalement dédiée au contrôle non destructif (CND).
  • La seconde résout les problèmes électromagnétiques quasi statiques et est employée pour modéliser les machines électriques.

Les deux versions de code_Carmel sont basées sur la résolution des formulations en potentiels (vecteurs et scalaires) à l’aide de la méthode des éléments finis.

code_Carmel est un ensemble de fichiers codés en langage Fortran 90. Les fichiers d’entrées et de sorties sont en format .unv ou .med, respectivement fournis par le logiciel I-deas ou par la plateforme libre Salome.

On constate, à l’heure actuelle, un net changement dans la configuration des réseaux électriques du à l’intégration de la production décentralisée ainsi que la libéralisation du marché de l’électricité.

La Plateforme Technologique Energies Réparties mise en place par l’équipe Réseaux du L2EP a pour objectif de mettre en œuvre un outil expérimental performant permettant d’étudier les nouveaux dispositifs et les nouveaux comportements des réseaux électriques.

A ce jour, elle regroupe des dispositifs de différentes natures : des sources de production (une centrale photovoltaïque de 18 kWc), des dispositifs de stockage d’énergie (super condensateurs) ou des charges ainsi que des dispositifs d’émulation statique ou dynamique de différentes natures (émulateur éolien, etc.).

C’est sans conteste l’utilisation d’un simulateur temps réel interfaçable, au travers d’amplificateurs de puissance, avec l’ensemble des dispositifs qui en constitue l’élément essentiel. Les perspectives de simulation et d’émulation de réseaux sont très diversifiées de part la possibilité de relier des équipements réels entre eux par l’intermédiaire d’un réseau virtuel. Il est ainsi possible de prendre en compte de manière expérimentale les impédances d’un réseau reliant les différents éléments d’une centrale multi-source et géographiquement dispersées.

De nombreux développements sont en cours sur cette plateforme qui constitue l’un des éléments clé des équipements associés au pôle MEDEE.

 

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Le LAMIH est plus particulièrement rattaché Département Dynamique des Fluides et Transferts Thermiques dirigé par le Professeur Souad Harmand.

Activités : Modélisation et Optimisation Aérothermique des machines électriques, Techniques de refroidissement innovantes, Visualisations et mesures thermiques et fluidiques

Laboratoire de l’Ecole des Mines de Douai – Dirigé par les Professeurs Philippe Hasbroucq et Stéphane Lecoeuche

Activités : Variateurs de vitesse, Réseaux Intelligents, générateurs éolien et PV, Robots industriels

Le L2EP à Lille est né de la volonté de regroupement stratégique de quatre établissements de l’Enseignement Supérieur partenaires des Hauts-de-France : l’Université de Lille, l’École des Hautes Etudes d’Ingénieurs (HEI), Arts et Métiers Sciences et Technologies (campus de Lille) et l’École Centrale de Lille. Dirigé par le Professeur Betty Semail, le L2EP regroupe 107 personnes, dont 30 enseignants-chercheurs ou assimilés et 42 doctorants, sur des travaux couvrant tous les aspects inhérents au domaine de l’énergie électrique. Ils sont répartis sur quatre équipes :

  • l’équipe Commande, dirigée par le Professeur Alain Bouscayrol, qui se focalise sur le développement de formalismes de modélisation et de commande dédiés aux systèmes de conversion d’énergie.
  • l’équipe Réseaux, dirigée par le Professeur Benoit Robyns : ses activités sont dédiées à la gestion des systèmes multisources – multistockages en vue d’optimiser les services fournis aux réseaux électriques, terrestres ou embarqués. L’objectif est d’en améliorer leur fiabilité tout en augmentant l’efficacité énergétique. Les sources renouvelables aléatoires (éolien, photovoltaïque, hydraulique) sont au cœur des préoccupations de l’équipe.
  • l’équipe Electronique de puissance, dirigée par le Professeur Philippe Le Moigne, travaille sur les structures de conversion « propres » et « économes », et notamment l’étude et la caractérisation des composants de stockage (supercondensateurs/batteries).
  • l’équipe Outils et méthodes numériques, dirigée par le Professeur Abdelmounaim Tounzi, dont les travaux portent sur le développement de modèles numériques et de méthodologies pour la conception optimale de dispositifs électromagnétiques.

Depuis 2014, une vingtaine de projets R&D a été développée, pour un chiffre d’affaires total de 2,9 millions d’euros.

 

Le L2EP s’engage dans de nombreux projets aux côtés d’industriels. Il co-dirige notamment avec EDF le LAMEL, Laboratoire Avancé de Modélisation du MAtériel ELectrique.

En termes de plateformes technologiques, on retiendra celle sur les Energies Réparties (EPM Lab), située à la fois sur le campus des Arts et Métiers Sciences et Technologies de Lille et sur celui de HEI – YNCREA, et mise en place par l’équipe Réseaux du L2EP. Il s’agit d’un outil expérimental étudiant les nouveaux comportements des réseaux électriques. Elle regroupe des dispositifs de différentes natures : des sources de production (une centrale photovoltaïque de 18 kWc), du stockage d’énergie (super condensateurs) ou des charges ainsi que des dispositifs d’émulation statique ou dynamique de différentes natures (émulateur éolien, etc.). La possibilité de relier les équipements réels entre eux par l’intermédiaire d’un réseau virtuel et l’utilisation d’un SCADA (Supervision pour la gestion énergétique à distance) sont la grande valeur ajoutée de cette plateforme. L’EPM Lab concerne notamment les domaines d’application des SmartGrids (Pilotage mutualisé de charges-sources-réseaux nécessitant des approches interdisciplinaires) et les Réseaux de transport intelligents.

 

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