Conversion d’énergie

La production et l’utilisation d’énergie ne se conçoivent désormais que dans le respect de l’environnement et de critères stricts de développement durable. Par ailleurs, la disponibilité de l’énergie sous une forme adéquate est la clé du développement de nouvelles applications dans tous les domaines, des transports à la conception d’appareils mobiles. Ainsi, l’ensemble des secteurs d’activité doivent aujourd’hui se donner les moyens de maîtriser l’énergie électrique, seul vecteur à même de répondre à ces besoins. Le cours de conversion d’énergie introduit les principaux objets, moteurs et générateurs, permettant les transformations entre énergie électrique et énergie mécanique. Il traite également des principes et dispositifs électroniques permettant d’optimiser le transfert d’énergie entre source et charge électriques. Les convertisseurs concernés sont omniprésents dans le transport d’énergie et les énergies renouvelables, mais aussi dans la plupart des objets modernes consommateurs d’électricité.

Le cours commence par le positionnement des principes et des systèmes qui vont être étudiés par rapport aux bases déjà acquises par les étudiants dans le domaine de l’énergie électrique. L’accent est mis sur les enjeux industriels et économiques de la maitrise de l’énergie. La première partie du cours est consacrée à l’étude des machines électriques tournantes à courant alternatif, qui sont aujourd’hui des acteurs majeurs dans la production et la consommation d’énergie électrique. En s’appuyant sur les bases de l’électromagnétisme basse fréquence et de la mécanique, on introduit les principes de fonctionnement des machines synchrone et asynchrone afin d’obtenir une modélisation de type circuit utilisable en régime permanent. Il devient alors possible de dresser un bilan énergétique de la conversion et de présenter quelques modes de pilotage. Dans une seconde partie, on aborde les composants et les convertisseurs électroniques de puissance. On souligne l’intérêt du fonctionnement électronique en commutation et son lien avec les aspects topologique et thermique de la conception. Les différentes structures sont ensuite présentées en s’appuyant sur une méthodologie qui permet d’établir une classification des convertisseurs en fonction des sources et charges électriques concernées et de la réversibilité éventuelle du transfert d’énergie.