OFFRES DE STAGES MASTER-PFE DU LAPLACE … · MASTER-PFE DU LAPLACE 2017-2018 Université Paul Sabatier - Bât. 3R3 - 118, route de Narbonne ... Dans leur traduction scientifique,

LABORATOIREPLASMAETCONVERSIOND’ENERGIEUMR5213

OFFRESDESTAGES

MASTER-PFEDULAPLACE

2017-2018

Université Paul Sabatier - Bât. 3R3 - 118, route de Narbonne - 31062 Toulouse cedex 9 (France) Tél. : (33) (0)5 61 55 68 48 - [email protected]

INP ENSEEIHT - 2, rue Camichel - BP 7122 - 31071 Toulouse cedex 7 (France) Tél. : (33) (0)5 34 32 24 03 - [email protected]

http://www.laplace.univ-tlse.fr

Les recherches menées au LAPLACE s’inscrivent dans le domaine de l’énergie électrique et desplasmas et couvrent un continuum d’activités qui englobe la production, le transport, la gestion,laconversionet l’usagedel’électricité.Dans leur traductionscientifique,cesrecherchesdontl’espritgénéral est l’ingénierie, sont bâties sur un socle de sciences physiquesmais fontsouventappelàd’autresdisciplinesnécessairespourcomprendreetconcevoirdessystèmesetdesprocédés.Onpeutdégager desactivitésexistantesquelquesthèmesprincipaux:

• l’étudecomportementaledesmatériauxet larecherchedenouveauxmatériauxpourlegénieélectrique, l’électronique depuissanceoul’électrotechnique.

• lesétudessurlesplasmascrééspartouttypededéchargesetsurleursapplications.• laconceptionetlacommandedescomposants,desdispositifsetsystèmesdeproduction,de

conversion,detraitementetdestockagedel’énergieélectrique,ainsiqueleursûretédefonctionnement.

L’énergétiqueetl’électromagnétismesontaussidescomposantesscientifiquesfortesdulaboratoire.Lesdomainesd’application desrecherchesconcernentlestransports,l’aéronautiqueetlespatial,l’environnementetl’énergie,labiologieetlasanté.Lelaboratoireeststructuréen12groupesderecherchesquiparticipentchacunautriptyqueplasma/matériau/système.

• AEPPT:ArcsÉlectriquesetProcédésPlasmasThermiques• CODIASE:COmmandeetDIAgnosticdesSystèmesÉlectriques• CS:ConvertisseursStatiques• DSF:DiélectriquesSolidesetFiabilité• GENESYS:GroupeENergieÉlectriqueetSYStémique• GRE:GroupedeRechercheenÉlectromagnétisme• GREM3:GroupedeRecherchesenÉlectrodynamique,Matériaux,MachinesetMécanismes

Electroactifs• GREPHE:GroupedeRechercheÉnergétique,Plasmas,etHorsÉquilibre• LM:LumièreetMatière• MDCE:MatériauxDiélectriquesdanslaConversiond’Énergie• MPP:MatériauxetProcédésPlasmas• PRHE:PlasmasRéactifsHorsÉquilibre

Titrestage Electromagnétisme

Energétique

Matériaux

MathématiquesAppliqués

Plasmas

SystèmesElectriques

Groupederecherche Responsable(s) Lieu Page

Caractérisationparthermographieinfrarouged’échauffementslocalisésdansdesfilmsisolantspolymèresnanocompositessousfortschampsélectriques

MDCE SombelDiaham siteUPS 1

Intégration3Ddeconvertisseursdepuissance MDCEVincentBley

CélineCombettessitesUPSetENSEEIHT 2

Caractérisationdenouvellesstructuresd’isolationpourlamontéeentensiondesmodulesdepuissanceàsemi-conducteur‘grandgap’

MDCELionelLaudebat

Marie-LaureLocatellisiteUPS 3

CaractérisationdespropriétésmicrostructuralesetélectriqueslocalesduTiO2etduCo3O4pourlesapplicationsenphoto-dissociationdel’eau

DSFChristinaVilleneuve-Faure

OlivierDebieusiteUPSetCIRIMAT 4

Investigationofexciplexbasedorganicdevices LM CédricRenaud siteUPS 5

Développementdemaquettepédagogiquepourl’enseignementdesmachinesélectriques

GREM3CaroleHenauxClémentNadal

siteENSEEIHT 6

Développementetcaractérisationd’undispositif«EMdrive»

GRE

JérômeSokoloffOlivierPascal

NathalieRaveauOlivierPigaglioNicolasCapet

sitesUPSetENSEEIHT 7

Améliorationd’unbancdemesure«EMdrive» GRE

JérômeSokoloffOlivierPascal

NathalieRaveauOlivierPigaglioNicolasCapet

sitesUPSetENSEEIHT 8

Validationd'outilsnumériquesdelaplate-formeMACOPApourlecouplageplasma/micro-ondesàhautepression

GRERonanPerrusselOlivierPascalThomasUnfer

siteENSEEIHT 9

Etudedel’ablationdematériauxmétalliquesparunarcélectrique

AEPPTPierreFreton

Jean-JacquesGonzalezsiteUPS 10

Etudeetcaractérisationdelaprésencedesvapeursmétalliqueslorsd’unephasedecoupureducourantdansundisjoncteurbassetension.

AEPPTMathieuMasquereYannCressault

siteUPS 11

Etudeduchampélectriquedansundisjoncteurhaute-tension

AEPPTPhilippeTeuletYannCressault

siteUPS 12

Comparaisondesformalismesdecalculdessectionsefficacesetdestauxderéactiondesprocessuscollisionnelsinélastiquesélectron-atomes

AEPPTPhilippeTeuletYannCressault

siteUPS 13

RésolutiondelaméthodeParticle-In-Cellparuneapprochealternative

GREPHELaurentGarriguesGwenaëlFubianiFabriceDeluzet

siteUPS 14

Rentréeatmosphériqued’enginsspatiaux:étudeexpérimentaleetsimulationdurayonnementmoléculaire.

AEPPTMathieuMasquereYannCressault

siteUPS 15

Titrestage Electromagnétisme

Energétique

Matériaux

MathématiquesAppliqués

Plasmas

SystèmesElectriques

Groupederecherche Responsable(s) Lieu Page

Etudeexpérimentaledel’interactiond'uneondeélectromagnétiqueavecunplasmaintégrantunmétamatériau

GREPHE LaurentLiard siteUPS 16

EvaluationdupotentieldenouveauxIGCTpourleraccordementdesplateformeséoliennesoff-shore

CSPhilippeLadoux

SébastienSanchezsiteENSEEIHT 17

Etuded’uneStructuredeConversionMultiniveauxtype«CommonFlyingCapacitor»

CS GuillaumeGateau siteENSEEIHT 18

Miseenœuvred’uunecommandedite«décentralisée»pourlecontrôled’unconvertisseurmulticellulaire

CS MarcCousineau siteENSEEIHT 19

Développementd’essaissurunmicro-réseauavecbusalternatif

GENESYSNicolasRoux

XavierRoboamYannGhanty

siteENSEEIHT 20

Commandetempsréeldeconvertisseursstatiquesàgrandnombred’interrupteurssurcarteFPGA

CODIASEAbdelkaderBouarfa

JérémiRegnierMauriceFadel

siteENSEEIHT 21

Commandeflexibled'unemachinesynchronepourémulationd'unechargemécaniqueparamétrable

CODIASEMauriceFadelOlivierDurrieu

siteENSEEIHT 22

Diagnosticd’alternateurdepuissanceparfusiond’indicateurs

CODIASEAntoinePicot

PascalMaussionsiteENSEEIHT 23

Surfaceàmouillabilitéhétérogène:optimisationenvuedel’intensificationdestransfertsdechaleuravecchangementd’état

GREPHEPascalLavieilleMarcMiscevic

siteUPS 24

Caractérisationdesécoulementsettransfertsdansuncondenseurdebouclediphasique

GREPHEPascalLavieilleMarcMiscevic

siteUPS 25

Laboratoireplasmaetconversiond’énergie Offresdestages2017-2018

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2017/2018

OffredeStageMaster/PFE

Thématique(s)concernée(s):oElectromagnétismeoEnergétiqueRMatériauxoMathématiquesAppliquésoPlasmasoSystèmesElectriquesoAutre(s):

Titre:Caractérisationparthermographieinfrarouged’échauffementslocalisésdansdesfilmsisolantspolymèresnanocompositessousfortschampsélectriques

Contexte:Les polymères thermostables sont très largement utilisés dans les domaines de l’isolation des systèmes de conversion d’énergie(aéronautique,transportferroviaire,spatial).Lesnouvellesapplicationsdecessystèmesconvergentglobalementversunemontéeentempérature, en champélectrique et en densité de puissance. Cela impose sur lesmatériauxd’isolation de nouvelles contraintesthermo-électriquesdeplusenplussévèresdégradantleurspropriétésdiélectriques.Unetelledégradationsetraduitgénéralementparune augmentation des niveaux de courants de fuite dans les isolants pouvant conduire à une rupture d’origine thermique (i.e.déséquilibre du bilan thermo-électrique dumatériau). Les récentes avancées technologiques enmatière de caractérisation de latempératureàl’aidedelathermographieinfrarouge(IR)ouvrentlechampàdenouveauxtypesdecaractérisationdesisolantspourmieuxcomprendre leurcomportementsousfortescontraintesélectriqueset identifier leurs limitesd’utilisation.Récemment,nousavonsmisenévidencelecaractèrelocaldeséchauffementslorsquel’onserapprochedelarupturediélectriquedupolymère(rupturefilamentaire)aumoyende lamiseenplaced’unbancdemesurecouplantdesmesuresducourantdefuiteenfonctionduchampélectriqueetdecartographie2Dde la températureentempsréeldumatériaupar thermographie IRrapide(cf.Figs.1aet1b).Enparallèle, des travaux sont menés sur l’effet que peuvent avoir des nanoparticules céramiques sur le contrôle de la conductionélectriquedespolymèresavantleurrupturesousfortchampethautetempérature.Ainsi,l’ajoutdenanoparticulesnitruréesentailleetconcentrationadéquates(cf.Fig.1c)permetuneforteaugmentationdelarésistivitéélectriquesouscontraintes.Ilapparaîtainsipossiblederepousserleslimitesd’utilisationdecesmatériauxpolymèresversdeschampsélectriquesplusimportants.

(a)(b)(c)Figure1:(a)Filmpolymèrerecouvertd’uneélectrodemétalliqueetconnectéeàlahautetensionvialapointe.(b)EchauffementlocalsouschampmesuréparthermographieIR.(c)Imageaumicroscopeélectroniqued’unfilmdepolymèrenanochargé.Sujet:

L’objectifdustageestdecaractériserdeséchauffementsdansdesfilmspolymèresnanochargésdurantdesmesurescourant-tensionI(V)depré-ruptureàhautetempérature(300°C).Lesmesuress’effectuerontàl’aided’unecaméraIRrapide(jusqu’à30000images/sec)permettantd’enregistrerentempsréellefluxthermiquerayonnéparlematériauavantsarupture.Unephasepréliminairedecalibrationdesémissivitésdesurfacedeséchantillonsseranécessaireafindequantifierprécisémentlamontéeentempératuredumatériaulorsdurégimedeconduction.

Profilrecherché:EtudiantdeMasteravecungoûtpourl’expérimentation

Responsable(s):SombelDIAHAM:[email protected],0561551054

Lieudustageetconditionsparticulières:LaboratoireLAPLACEsiteUPS–Bât.3R3/EquipeMDCE


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2017/2018


Thématique(s)concernée(s):oElectromagnétismeoEnergétiqueRMatériauxoMathématiquesAppliquésoPlasmasRSystèmesElectriquesRAutre(s):Technologiesd’intégration3D

Titre:Intégration3Ddeconvertisseursdepuissance

Contexte:Denombreuxtravauxmontrentl’intérêtdesvoiesd’intégrations3Ddecomposantsactifsetpassifsdansunenvironnement“PCB”.LesperformancesdescomposantsactifsetpassifssontparticulièrementconditionnéesparleurenvironnementElectro(routage,pistes...)Thermo(diffusion-transfertdufluxdechaleur)Mécanique(fiabilitédansletemps).Afindepermettred’assurerdanslesmeilleuresconditionscetenvironnement«multifonctionnel»nousdevonsproposerdesméthodes,desvoiesd’intégrationspermettantd’étendreleslimitesdessolutionsactuelles.

Sujet:Surlabasedetravauxprécédents,deséchantillonsdetypevéhiculesdetestserontréalisésetpermettronsunecaractérisationstatique«basique»permettantdevaliderlafonctionnalité.Cesvéhiculesdetestsserontconstituésd’unecelluledecommutationintégréedansunenvironnementPCB-3Dpermettantdecommuter1200V/100A.Lescomposantsactifsserontdessemi-conducteursàbasedesiliciumverticauxdetypeIGBTetdiode(composantsnus).CettecartedepuissanceseracommandéeparunecarteàbasedemicrocontrôleurPSoCpermettantdevaliderlefonctionnementdel’ensembleetdemesurerlesperformancesentermederendementdepuissancemassique/volumiquedel’ensemble.L’étudiant sera forméaux technologies actuellesd’assemblagede composants-matériaux, auxmoyensdedécoupes et d’ablations(tronçonnagemécanique, laserCO2,gravurechimique...)et technologiesdemétallisationpardépôtdecouchesmincesetpardesprocédéschimiquesetélectrochimiques.Ilestprévudecompléterlesmoyensd’investigationsdesvéhiculesréalisésenutilisantdesméthodesdelocalisationdedéfautspluspoussées(tomographieX,microscopemagnétique,thermographiesynchrone...)ens’appuyantsurdestravauxdethèseencours.Profilrecherché:Etudiantmotivéparlesaspectsdimensionnementdeconvertisseur,lamiseenœuvredetechnologiesdisponiblesauLAPLACEetsurlaplateforme3DPHI.Goutdelacaractérisationdesvéhiculesdetestréalisés:aspects-électro–thermo-mécaniquesConnaissancesrequises:Connaissancedescontraintesassociéesàlaréalisationdeconvertisseursstatiquesdepuissanceetàleurcaractérisation.

Responsable(s):VincentBLEY:[email protected],0561558938CélineCOMBETTES:[email protected],0561558938

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsitesUPSetN7(principalementsiteUPS)GROUPEMDCE–Plateforme3DPHIPossibilitédepoursuiteenthèse:ouiéventuellement


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2017/2018



Titre:Caractérisationdenouvellesstructuresd’isolationpourlamontéeentensiondesmodulesdepuissanceàsemi-conducteur‘grandgap’

Contexte:L’électroniquedepuissanceestàl’oréed’uneimportanteévolutionavecl’introductiondanslessystèmesdenouveauxcomposantsdepuissanceàsemi-conducteur‘grandgap’.Eneffet,l’évolutiondelafilièretechnologiqueàbasedecarburedesilicium(SiC)permetledéveloppementdepucesdetaillespluspetites,capablesdefonctionneràplushautefréquencedecommutation,etdesupporterdestensionssupérieuresauxtensionsactuelles,restreintesdepuisplusieursdizainesd’annéespar lespropriétésphysiquesdusilicium.L’introduction de ces composants impose par conséquent d’adapter leur environnement pour prendre en compte ces nouvellesperformances. D’un point de vue électrique, les contraintes imposées auxmatériaux isolants deviennent proches de leurs limitesadmissibles,notammentdanslesconfigurationsdepackagingdesmodulesdepuissanceactuellementutilisées.L’objectifdustageestdeprendrelasuited’unethèsequiaproposéunestructured’isolationoriginalepourlamontéeentensiondesmodulesdepuissance.Sujet:Ils’agiradansunpremiertemps,debiencomprendreleprincipeetleslimitesdestechniquesdecaractérisationdelatenueentensiond’undispositif.L’objectifestplusparticulièrementdedimensionnerdenouveauxtestsderupture(etdedéchargespartielles)soushaute tension (>10kV)dansdes conditionsmaitrisées.Pour cela, il seranécessaireaupréalabledecaractériserdifférents fluidesisolants,demettreenœuvreetdecaractériserdesgelsoudesrésinesisolantes,etd’estimerleslimitesdechacundecesdifférentsmilieuxd’isolationpourlafaisabilitédestestsderupturedenouveauxdispositifs.Enfindestestsdevalidationdelastructured’isolationproposée,prenantencomptelesétudespréalables,seronteffectués.Profilrecherché:Candidatavecuneformationdansledomainedugénieélectrique.L’autonomie,lacuriositéetunespritcritiqueserontgrandementappréciés.Goûtpourl’expérimentationencorrélationaveclacompréhensionphysiquedesphénomènes.Connaissancesrequises:Unebonneconnaissanceenmatériauxdiélectriques,enélectrostatique,enélectroniquedepuissance,uneaisancedansdesnotionsgénéralessurlacaractérisationélectriquedesmatériauxisolantsserontunplus.

Responsable(s):LionelLAUDEBAT:[email protected],0561556201Marie-LaureLOCATELLI:[email protected],0561556712

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsiteUPS–3R3EquipeMatériauxDiélectriquesdanslaConversiondel’Energie(MDCE)Possibilitédepoursuiteenthèse:non


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2017/2018



Titre:CaractérisationdespropriétésmicrostructuralesetélectriqueslocalesduTiO2etduCo3O4pourlesapplicationsenphoto-dissociationdel’eau

Contexte:Ce stage se déroule dans le cadre du projet TTIL CoTiH2Sol qui s’intéresse à la production d’H2 par photo-dissociation de l’eau(illuminationsolaire)dansdesdispositifsphotoelectrochimiquesouPECs.Cesdispositifssontconstituésdedeuxélectrodes.Dansceprojet,l’anodeestlesiègedel’oxydationdel’eauenO2parphotocatalyse.Elleestreliéeélectriquementàunecathodemétallique(Pt)qui permet la productiond’H2purpar réductiondesprotonsprésentsdans l’électrolyte. Pourunehauteefficacitéde conversionénergétique,notrechoixs’estportésurl’utilisationjointeduTiO2etduCo3O4commephoto-anode.Trèsrécemment,deshétérojonctionsp│ndeCo3O4│TiO2utiliséescommephotoanodesdansdesPECsontmontrédesrésultatstrèsencourageants. Les performances de ce type de dispositifs sont très sensibles aux propriétés électriques (conductivité) etmicrostructurales(différentesmorphologies).Ilconvientdoncdecaractériseretdemaitrisercespropriétésdefaçonàaméliorerlesperformances des dispositifs. Le projet vise donc à décrire pour la première fois les mécanismes électriques dans de telleshétérojonctionsCo3O4│TiO2,notammentauxinterfacesCo3O4│TiO2etauxjointsdegrains,pardestechniquesàl’échellelocaletellesquelamicroscopieàforceatomique(AFM)etlamicroscopieélectroniqueàbalayage(MEB).Ce projet se déroulera au laboratoire LAPLACE (caractérisation topographique et électrique) en collaboration entre le CIRIMAT(élaborationdesmatériauxetcaractérisationstructurale).Sujet:L’objectifdu stageestd’étudier lespropriétésélectriquesdescouchesdeTiO2en fonction dudopagepar leCobaltainsiquedesconditionsd’élaborationparDepôtChimiqueenphaseVapeur(CVD).Pourcela,lestravauxsediviserontenquatreparties:

• PriseenmaindesmodesAFM:Peak-ForceQNMetConductiveAFM(C-AFM)• Caractérisation préliminaire de la morphologie des couches par AFM. Cela viendra compléter l’étude par MEB, TEM,

spectrométrieUV-visible-NIR,Raman,FTIRetdediffactionXmenéeauCIRIMAT.• Etudedespropriétésélectriquesàl’échellelocalegrâceàdeuxtypesdemesures.DesmesuresenC-AFMserontréalisées

pour étudier la localisation à l’échelle nanométrique des domaines conducteurs d’électron et de trous, et des courbescourant/ tension (I-V) seront extraites. Ces caractéristiques I-V seront comparées à celles acquissent au niveaumacroscopique. Les résultats seront discutés d’un point de vu de la mesure (différence en configuration de mesure,sensibilité,rapportsignalsurbruit…)etdelamorphologie.

• Déterminationdespropriétésélectriquesdumatériau,tellesquelaconductivité,àpartirdemesurecourant/tension.Cellese feragrâceauxmodèlesde transportdechargesclassiques (selon le typecourant limitéepar lacharged’espace) sousMatlabet/ouCOMSOL.

CetteétudepourraensuiteêtrereproduitesurleCo3O4enfonctiondel’avancementdestravaux.Profilrecherché:EtudiantenMaster2spécialiséenélectronique,physiqueousciencedesmatériaux.

Connaissancesrequises:Desconnaissancesenphysiquedesmatériauxsontnécessairespourmeneràbienceprojet.

Responsable(s):ChristinaVILLENEUVE-FAURE(LAPLACE):[email protected](CIRIMAT):[email protected]

Lieudustageetconditionsparticulières:LestagesedérouleraprincipalementauLaplace(SiteUPS)etdefaçonponctuelleauCIRIMAT(ENCIASET/INPT–Toulouse).Possibilitédepoursuiteenthèse:non


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2017/2018



Titre:Investigationofexciplexbasedorganicdevices

Contexte:Becauseoftheirhighefficiency,organiclightemittingdiodes(OLEDs)couldbeidealcomponentsforfuturelightingsystems.Theyareparticularlywell adapted topanel systems that combinegreat flexibility, compactness andhigh-resolution images.ApplicationsofOLEDsindisplays(cellphones,cameras...)andintelevisions(LG,Samsung,Panasonic,Haier,Changhong)havesignificantlyprogressedsincemorethanadecade,andtheorganiccomponentmarkethasstartedtodevelop.Currently,theinternalquantumefficiencyofOLEDcanachieve100%thanktotheuseofphosphorescentemitters;however,thesecompoundsarebasedonraremetalssuchasiridiumorplatinum that limit themarketingof low-cost displays. To reduce the cost fabricationof organic baseddisplays, oneofstrategiescurrentlyinvestigatedistheapplicationofthermallyactivateddelayedfluorescence(TADF)inOLEDbyusingpureorganicaromatic compounds. Among TADF technologies, the exciplexes (formation of intermolecular excited-state photons) have a greatinteresttosimplifyOLEDstructureowinghighefficiency.

Sujet:The following internshipaims todesignexciplexbasedOLEDexploiting the thermally assisteddelayed fluorescence inorder toachievehighemissionefficiency.Furthermore,theexciplexemissionisstronglyspin-dependentprocesssensitivetomagneticfield.Themagneticeffectonexciplexeemissioncouldbe investigated,duringthis traineeship, inordertooptimizeOLEDefficiency.Thecandidatewillbetrainedtothefabricationandthecharacterizationoforganicdevices.HewillbeinchargeoftheimplementationoforganicmaterialswithinOLEDstructuresandwillevaluatetheirperformance.InvestigationsonthemagneticeffectonOLEDfeatureswillbeconsideredincollaborationwithLAASlab.Keywords:OLED,thinsolidfilms,TADF,exciplexes,magnetoconductionTheresearchteamLightandMatter(LM)ofLAPLACE(PaulSabatierUniversity)isinternationallyknownforhisworkonlight-emittingdiodesandorganicphotovoltaiccells(OPVs).LMhasdevelopedanactivityontheintegrationofOLEDssystems(power,control,lab-on-chipetc..).Ithasastrongexpertiseinelectricalandopticalcharacterizationsoforganicfilmsanddevices.Almostallthenecessaryequipment is available. In collaboration with LAAS lab, LM team has led opto-electrical investigations completed by magneto-conductionstudiesonorganicthinsoldfilmsinordertooptimizedelectricalandopticalperformanceofOLEDs.

Profilrecherché:Thetopicofthefollowingtraineeshiptargetsdynamicstudent,whichismotivatedbyorganicelectronicsandnewtechnologies.Theprofileofthecandidate isamasterstudent inmaterialsciencesornanotechnologythatshouldhavegoodbackgroundonmaterialphysics.

Connaissancesrequises:Knowledgeinorganicmaterialsandtheirprocesswillbegreatlyappreciated.Furthermore,themultidisciplinaryapproachoftheprojectassociatethinfilmprocessing,physicalcharacterizations;consequentlycriticalspirit/scientificcuriosityandgoodcommunicationskillsarerequired.

Responsable(s):CédricRENAUD:[email protected],0561556864

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsiteUPSEquipeLMPossibilitédepoursuiteenthèse:ouisousconditiondefinancement


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2017/2018


Thématique(s)concernée(s):RElectromagnétismeoEnergétiqueoMatériauxoMathématiquesAppliquésoPlasmasoSystèmesElectriquesoAutre(s):

Titre:Développementdemaquettepédagogiquepourl’enseignementdesmachinesélectriques

Contexte:L’école d’ingénieurs Toulouse INP-ENSEEIHT engage une réforme profonde de son tissu pédagogique en fusionnant plusieursdépartementshistoriques.Lerapprochementdudépartementdegénieélectriqueetautomatiqueavecledépartementélectronique,entraineégalementunerestructurationdescontenusetdelaformedesenseignements.Danscecontextedechangement,plusieursinitiativespédagogiquessontapparues,notammentdansl’enseignementdel’électromagnétismeetdesmachinesélectriques,afindel’adapteràcettenouvellepopulationd’étudiants.

Motivation:Pourfaciliterlacompréhensiondesprincipesd’interactionscourant-champmagnétique,àl’œuvredanslesmachinesélectriques,unemaquettepédagogiqueaétéimaginée.Cettemaquetteillustréesurlafigure1serautiliséeaucoursdetravauxpratiques.Elleconsisteà aborder au travers d’une seule maquette, toutes les architectures de machines alternatives usuelles (à reluctance, synchrone,asynchrone).Laplatineestéquipéededifférentscapteurs(courant,force,…)pourquantifiercesinteractionsetlesconfronteràuneanalysethéorique.Quiplusest,lamaquetteestliéeàuneinterfacegraphiquequi,suivantlapositionrotoretlaconfigurationréalisée,afficheentempsréelleslignesduchampmagnétiquegénéréauseindelastructure.Cetterelationentremodèleanalytique,maquetteréelle,miseenœuvrepratiqueetcalculnumériqueduchamppermetd’aborderlefonctionnementdesmachinessoustoussesaspects.

Figure.1Vueencoupeetcartedechampmagnétiquedelamaquettepédagogique

Objectifs:L’objectif de ce stage de fin d’étude a pour but de finaliser la maquette et le sujet de travaux pratiques associé. La partieélectromécanique ainsi que l’interfaçage numérique sont pratiquement finalisés. Il s’agit à présent de qualifier totalementl’équipement,validerlesmodèlesanalytiquesetnumériquesetfinalementétabliruneouplusieursébauchesdesujetspédagogiques.Pourcela,lecandidat(e)devraavoirdescompétencessolidesengénieélectriquesurlesmachinesélectriquesetsurlaprogrammationd’interfaces numériques (liaison entre mesures capteurs et affichage sur écran tactile). Il (elle) devra aussi utiliser des modèlesnumériques(préalablementréalisés)afind’enapprécierlaprécisionvis-à-visdel’expérimentation.Lesobjectifspédagogiquesserontconstruitsétroitementavecl’équipeenseignante.

Profilrecherché:

•BAC+5(masterM2,élèveingénieuren3èmeannée)•Formationthéoriqueetpratiqueenélectromagnétismeetconversionélectromécaniques.

Connaissancesrequises:•Autonomieetcapacitéd’interactionavecunencadrementpluriel.•Connaissancesdebaseenmodélisationnumériqueparélémentsfinis

Responsable(s):CaroleHENAUX:[email protected],05.34.32.23.76ClémentNADAL:[email protected],05.34.32.23.75

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsiteN7EquipeGREM3


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2017/2018



Titre:Développementetcaractérisationd’undispositif«EMdrive» Contexte:Récemment, une équipe de la NASA [1] a publié un article mettant en évidence l’existence d’une force au sein d’une cavitéélectromagnétiqueexcitéeàdesfréquencesmicroondes.Bienquerigoureuxd’unpointdevueexpérimental,cesrésultatsfontl’objetdecontroversesdelapartdelacommunautéscientifiquecarilscontredisentenapparenceleprinciped’actionetderéactiondeNewton.Plusieurséquipesdans lemondeessaientdepuisplusieursannéesdeprouver l’existencedecette forcequipotentiellementouvredesperspectivesvertigineuses,dignesdelasciencefiction[2].Depuisplusde3ans,certainsmembresduGroupedeRechercheenElectromagnétismedulaboratoireLAPLACEs’intéressentàcesujetafindeseforgeruneopinionetderépondreauxrequêtesduCNESsurcetteproblématique.Ladémarcheentrepriseparl’équipeabordeaussibienladémonstrationexpérimentalequelesétudesthéoriques.C’estdanscecadrequelesujetci-dessousestproposé.[1] H. White et al., Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio-Frequency Cavity in Vacuum, J. Prop. Power (2016),http://physics.princeton.edu/~mcdonald/examples/EM/white_jpp_16.pdf[2]http://www.huffingtonpost.fr/2016/11/18/lem-drive-ce-moteur-polemique-qui-defie-les-lois-de-la-physiqu/Sujet:Dans lecadreduprogrammederecherchecommunentre leLAPLACEet lastart-uptoulousaineAnywaves, lestagevisera lesobjectifssuivants:

- Laconceptionetlafabricationdecavitésissuesdelalittératureet/ouinnovantes.- Ladémonstrationexpérimentaledelaprésenced’unepoussée.- Despistesd’améliorationspouraugmenterlesrendementsdepoussée.

Lestagiaireauraàsadispositionunoutilfullwavedeconceptionélectromagnétique.Ils’appuieralargementsurlestravauxdéjàconduitsauseinduLAPLACEetd’Anywaves.Ilseraassociéàlaréalisationmécaniquedescavitésetàleurcaractérisationtantélectromagnétique(paramètresS)quemécanique(mesuredepoussée).Contacterlesresponsablesdestagepourdeplusamplesinformations.Profilrecherché:

• BAC+5(masterM2,élèveingénieuren3èmeannée)• Formationthéoriqueetpratiqueenélectromagnétismeetmicroondes.

Connaissancesrequises:

• Autonomieetcapacitéd’interactionavecunencadrementpluriel.• Connaissancesdebasesurlescavitésmicroondes.• Outilsdesimulationfull-waveetmiseenœuvred’unbancdecaractérisation.

Encadrement :

JérômeSOKOLOFF:[email protected]:olivier.pascal@laplace;univ-tlse.frNathalieRAVEU:[email protected]:[email protected]:[email protected].

Lieux et conditions particulières : LAPLACE sites UPS et INPT, Toulouse

Rémunération:oui.Possibilitédepoursuiteenthèse:oui.Durée:5moisminimum.


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2017/2018



Titre:Améliorationd’unbancdemesure«EMdrive» Contexte:Récemment, une équipe de la NASA [1] a publié un article mettant en évidence l’existence d’une force au sein d’une cavitéélectromagnétiqueexcitéeàdesfréquencesmicroondes.Bienquerigoureuxd’unpointdevueexpérimental,cesrésultatsfontl’objetdecontroversesdelapartdelacommunautéscientifiquecarilscontredisentenapparenceleprinciped’actionetderéactiondeNewton.Plusieurséquipesdans lemondeessaientdepuisplusieursannéesdeprouver l’existencedecette forcequipotentiellementouvredesperspectivesvertigineuses,dignesdelasciencefiction[2].Depuisplusde3ans,certainsmembresduGroupedeRechercheenElectromagnétismedulaboratoireLAPLACEs’intéressentàcesujetafindeseforgeruneopinionetderépondreauxrequêtesduCNESsurcetteproblématique.Ladémarcheentrepriseparl’équipeabordeaussibienladémonstrationexpérimentalequelesétudesthéoriques.C’estdanscecadrequelesujetci-dessousestproposé.[1] H. White et al., Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio-Frequency Cavity in Vacuum, J. Prop. Power (2016),http://physics.princeton.edu/~mcdonald/examples/EM/white_jpp_16.pdf[2]http://www.huffingtonpost.fr/2016/11/18/lem-drive-ce-moteur-polemique-qui-defie-les-lois-de-la-physiqu/Sujet:Dans lecadreduprogrammederecherchecommunentre leLAPLACEet lastart-uptoulousaineAnywaves, lestagevisera lesobjectifssuivants:

- AméliorationdubancdemesureexistantavecunobjectifdecentmicroNewtonsdesensibilité.- Conceptionetlafabricationd’unealimentationmicroondesanscontactdelacavitéEMdrive.- Miseenœuvreexpérimentalepourladémonstrationdelaprésenced’unepoussée.- Etudedelafaisabilitéetl’intérêtd’unemontéeenfréquencedubancdemesureetdelacavitéEMdrive.

Lestagiaireauraàsadispositionunoutilfullwavedeconceptionélectromagnétique.Ils’appuieralargementsurlestravauxdéjàconduitsau sein du LAPLACE et d’Anywaves. Il sera associé à la réalisation mécanique des pièces conçues et à leur caractérisation tantélectromagnétique(paramètresS)quemécanique(mesuredepoussée).Contacterlesresponsablesdestagepourdeplusamplesinformations. Profilrecherché:

• BAC+5(masterM2,élèveingénieuren3èmeannée)• Formationthéoriqueetpratiqueenélectromagnétismeetmicroondes.


• Autonomieetcapacitéd’interactionavecunencadrementpluriel.• Connaissancesdebasesurlescavitésmicroondes.• Outilsdesimulationfull-waveetmiseenœuvred’unbancdecaractérisation.

Encadrement : JérômeSOKOLOFF:[email protected]:olivier.pascal@laplace;univ-tlse.frNathalieRAVEU:[email protected]:[email protected]:[email protected].

Lieux et conditions particulières : LAPLACE sites UPS et INPT, Toulouse Rémunération:oui.Possibilitédepoursuiteenthèse:oui.Durée:5moisminimum.


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Thématique(s)concernée(s):RElectromagnétismeoEnergétiqueoMatériauxRMathématiquesAppliquésRPlasmasoSystèmesElectriquesoAutre(s):

Titre:Validationd'outilsnumériquesdelaplate-formeMACOPApourlecouplageplasma/micro-ondesàhautepression.Contexte:Laplate-forme logicielleMACOPAmetenoeuvredesméthodesnumériquespour la résolutiond'équationsauxdérivéespartiellesinstationnairesensebasantsuruneintégrationtemporelleasynchrone.Cecipermetdetraiterefficacementdesproblèmesdecouplagedeplusieursphénomènesphysiqueset/oufortementmulti-échelles.Lecodeestconstituéd'unmoduleNavierStokesmulti-espècescompressibleréactifpourlacombustion,d'unmodulepoursimulerlesdécharges hors-équilibre dans les gaz, et d'unmodule chargé de résoudre les équations deMaxwell pour la propagation d’ondesélectromagnétiques.Lecouplagedesdifférentsmodulespermetparexempledesimulerdelacombustionassistéeparplasmaoudesplasmasgénérésparmicro-ondes.Sujet:Lestagedoitpermettredevalider/d'optimiserdesoutilsnumériquespermettantlasimulationdelacréationd'unplasmaparmicro-ondesàhautepression.Lesrésultatsobtenusserontcomparésàceuxobtenusdanslalittératurepard'autresméthodesnumériques.Onévalueraparailleursl'influencedesparamètresnumériquesetphysiquessurlesrésultatsobtenus.

Profilrecherché:Master2ouprojetdefind'étudesingénieuravecungoûtpourlecalculscientifiqueetlaprogrammationetdesconnaissancesdansledomainedesplasmas.Connaissancesrequises:(recommandé)Fortran

Responsable(s):RonanPERRUSSEL:[email protected],0534322389OlivierPASCAL:[email protected],0561558856ThomasUNFER(ASYNCO):[email protected]

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsiteN7EquipeGREPossibilitédepoursuiteenthèse:non


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Thématique(s)concernée(s):RElectromagnétismeoEnergétiqueRMatériauxoMathématiquesAppliquésRPlasmasoSystèmesElectriquesoAutre(s):

Titre:Etudedel’ablationdematériauxmétalliquesparunarcélectrique

Contexte:L’ablationdesmatériauxenprésenced’unarc électriqueestunphénomèneexistantdansdenombreuses situations tellesque lacoupureducourantdansdesdisjoncteurshaute-tensionetbasse-tension,ladécoupedemétauxouencorelorsdufoudroiementd’unaéronef.Cetteablationimpactedirectementlecomportementdel’arcdansledispositifoùilseproduit.Ainsidanslesdisjoncteurshaute-tension, l’ablation du cuivre provenant des électrodes change littéralement la nature du gaz plasmagène, modifie lecomportementdel’arcetimpactelacoupureducourant.Ilestdoncnécessairedebiencomprendrelesmécanismesd’ablation.Bienquelacoupureducourantsoitassezbienétudiéed’unpointdevueexpérimental,sadescriptionpardesmodèlesd’interactionresteencorerelativementsimplifiéedeparlacomplexitédelaphysiquemiseenjeu.Sujet:L’équipeArc Electrique et Procédés Plasmas Thermiques (AEPPT) du Laplacedéveloppedepuis peudesmodèles pour prendre encomptel’ablationdematériauxprovoquéepardesarcsnotammentlemétalenprovenancedesélectrodes.Danscecasprécis,ilestdans un premier temps nécessaire de décrire correctement l’interaction arc-électrode à l’aide demodèles prenant en compte lastructuredeszonesprochesélectrode(Gaine–pré-gaine).Ilfautensuitedécrirelesphénomènesliésàl’ablation(créationd’unecouchedeKnudsen,ablationdesélectrodes…)afindequantifierlaquantitédemétalablaté.Uncode1Ddécrivantl’ablationaétédéveloppépour du cuivre et implanté dans des « User Defined Subroutines » du logiciel Ansys-Fluent pour décrire des configurations d’arctransféréoud’arcsouffléen2Daxisymétrique.Lestagiairedevradansunpremiertempsréaliserunebibliographiesurlesphénomènesd’ablationetlesphénomènesauxélectrodes.IlprendraensuiteenmainlecodedéveloppésousAnsys–Fluentpourmodéliseruneconfigurationd’arctransféréen2D,dansuneatmosphèred’argonetdesélectrodesencuivre.Pourdifférentesvaleursd’intensitéducourantplusieurscasserontétudiés,afind’entirerlestendancesducomportementdel’arcenfonctiondelaquantitéablatée.Profilrecherché:Lecandidatdevraavoirunebonneconnaissancedesdomainesdelaphysiqueappliquée(Matériaux,mécaniquedesfluides,Physiquestatistique).Desconnaissancesenphysiquedesplasmasetdulogicielansys-Fluentseraientunplus.

Connaissancesrequises:Lesaptitudesdustagiaire,sonautonomie,lapriseenmaindesoutilsetlaprised’initiativesontautantdepointsquiserontregardésetappréciésenvued’unepoursuitedusujetenthèse.

Responsable(s):PierreFRETON:[email protected],0561558433Jean-JacquesGONZALEZ:[email protected],0561556855

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsiteUPSEquipeArcElectriqueetProcédésPlasmasThermiquesPossibilitédepoursuiteenthèse:oui


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Thématique(s)concernée(s):oElectromagnétismeoEnergétiqueoMatériauxoMathématiquesAppliquésRPlasmasoSystèmesElectriquesoAutre(s):

Titre:Etudeetcaractérisationdelaprésencedesvapeursmétalliqueslorsd’unephasedecoupureducourantdansundisjoncteurbassetension.

Contexte:L’arcélectriqueestprésentdansdenombreuxprocédésousystèmestelsquelamétallurgie(soudage,découpedemétaux…)ouencorela coupure du courant avec les disjoncteurs haute tension et basse tension. Le passage à l’arc engendre la présenced’unplasmathermiquesecaractérisantpardes températuresélevées (supérieuresà10000Kauseinde ladécharge),unedensitéélectroniquesupérieureà1017électrons/cm3(àlapressionatmosphérique)etdesfluxd’énergiedel’ordrede10MW/m2auniveaudespiedsd’arc.Sujet:Auseind’uneinstallationélectrique,lesappareilsdecoupuretelsqueledisjoncteurbassetensiondoiventpermettredeprotégerlesutilisateurs.Lorsdel’apparitiond’undéfaut,nousavonsl’ouvertured’uncontactquiengendrel’apparitiond’unarcélectriquequivasedéplacersousl’effetdeforcesélectromagnétiqueetdepressionversunechambredecoupureoùilserafractionné.Cedécoupageengendreuneaugmentationdelatensionauxbornesdudispositifetdoncunelimitationducourant.Parailleurs,l’interactiondel’arcaveclesdifférentsmatériauxavoisinant(railsmétalliques,paroisplastiques)viennentcontaminerlemilieuplasmagèneetmodifierlatensionauxbornesdudispositif.Danslecadredecestage,noussouhaitonsmettreenplaceunemaquettesimplifiéeafindecaractériserladéchargelorsd’unephasedecoupure.Cettedernièreserareproduiteàl’aided’unbanccapacitifpermettantdegénérerunedemialternancedecourantde10kAcrête.Aucoursdustage,noussouhaitonscaractériserlaproductiondevapeursauseindeladéchargeetdanssonenvironnementproche.Pour cela, il seranécessairede combinerdesmesurespar spectroscopieoptiqueet imagerie rapide. L’exploitationde cesrésultatspasseraégalementparlasimulationdespectressynthétiquesafindecaractériseraumieuxlemilieuplasmagèneetdecorrélerl’ensemblesurunephasedecoupure.Profilrecherché:

Masterouingénieurayantdesconnaissancesdebaseenphysiquedesplasmasetrayonnementdanslesgaz.

Connaissancesrequises:Physiquedesplasmas,physiqueatomique,spectroscopieoptique.

Responsable(s):MathieuMASQUERE:[email protected],0561556854YannCRESSAULT:[email protected],0561558221

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsiteUPSPossibilitédepoursuiteenthèse:oui


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Titre:Etudeduchampélectriquedansundisjoncteurhaute-tension.

Contexte:Dansledomainedelahautetension,unedesprioritésdesconstructeursconsistentàaugmenterlafiabilitédeleursappareillagesafinde réduire leurs défaillances. Ces efforts portent essentiellement sur les aspects mécaniques et diélectriques du matériel. Ledéveloppementdemodèlesnumériquesacontribuéégalementàl’optimisationdesgéométriesetdesécoulementsdegaz.L’évolutiondesnormesdanscedomainegénèredesreconsidérationsrégulièresdecesappareillagescommelesdisjoncteurshaute-tension.L’undes points important concernent les contraintes subies par les appareils de coupure dues au rétablissement de tension qui peutdépasser les limites acceptables des installations. Dans les disjoncteurs Haute-Tension, l’évolution portemajoritairement sur uneutilisationoptimaledel’énergiedel’arc,uneréductiondelagéométrie,uneréductiondel’énergienécessaireàlamiseenvitessedescontacts,leremplacementdugazparungazmoinspolluant.L’intérêtseportedoncsurlasimulationdufonctionnementdynamique,lasimulationdelacoupureàfaiblescourants(ditscapacitifs)etlasimulationdelacoupureàfortscourants.Pourlescourantscapacitifs,leniveaudetensiondetenuediélectriqueentrecontactsdoitêtresupérieuràcelleduréseau.Leprédimensionnementdelachambredecoupurepasseparunesimulationduchampélectriqueetuncalculdelacompositiondugaztoutaulongdudéplacementdelapartiemobiledelachambredecoupure.

Sujet:Danslecadredecestage,vousserezamené.eàréaliserlestâchessuivantes:

- vousfamiliarisersurledomainedelahautetension- faireunétatdel’artsurlesétudesduchampélectriqueE(ouE/N)dansdesgazutilisésenHaute-Tension- développerlesétapespermettantderemonteràcechampE/Nàpartirdecompositiondéjàcalculées- comparerdifférentsE/Nobtenuspurdifférentsgazutilisésdansl’équipe

Profilrecherché:Masterouingénieurayantdesconnaissancesdebaseenphysiquedesplasmasetgénieélectrique(HauteTension).


Physiquedesplasmas,Disjoncteurs

Responsable(s):[email protected],0561558221YannCRESSAULT:[email protected],0561558221



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Titre:Comparaisondesformalismesdecalculdessectionsefficacesetdestauxderéactiondesprocessuscollisionnelsinélastiquesélectron-atomes

Contexte:Laplupartdesétudesexpérimentalesouthéoriquesdeprocédésimpliquantdesplasmasthermiquesgénéréspardesarcsélectriquessontfondéessurl’hypothèsed’unmilieuenéquilibrethermodynamiquelocal(ETL).Or,ilestclairementétabliquel’hypothèsedel’ETLn’estplusvalidedanscertaineszonesduplasma:auvoisinagedesélectrodes(gainescathodiqueetanodique)etdesparois(tuyèresdetorchesoubusesdedisjoncteurs),etdansleszonespériphériquesexternesdel’arcoùlesphénomènesdeturbulenceetdepompagedugazfroidenvironnantjouentunrôleimportant.L’ETLpeutégalementêtremisendéfautlorsdelaphased’extinctiondel’arcouauseindelacolonnedeplasmadanslescasd’arcsdefaiblepuissance(parexempleunarcdebougieautomobilepourl’allumagedelacombustion).Latempératuresurl’axeduplasmarestealorsrelativementfaibleetlescollisionsnesontpassuffisammentefficacespourassureruneéquipartitiondel’énergieentrelesdifférentesespèceschimiques.Lesélectronsontalorsunetempératurecinétique(Te)supérieureàcelledesparticuleslourdes(Tg).Pourétudierthéoriquementcetypededéchargeentenantcomptedelaprésenceéventuelle d’écarts à l’équilibre thermique, il est nécessaire demettre en place des banques de donnéesmulti-températures depropriétésthermodynamiquesetdecoefficientsdetransport(enfonctiondestempératurescinétiquesdesélectronsetdesparticuleslourdesTeetTg).L’étape initialepour l’obtentiondespropriétés2Tduplasmaest lecalculdesacomposition.Latechniquelaplusaboutiepermettantd’obtenir la compositionduplasmanécessite ledéveloppementd’unmodèle collisionnel-radiatif fondé sur ladisponibilité d’une banque de données de sections efficaces ou de taux de réaction pour l’ensemble des processus collisionnelsinélastiquessusceptiblesdeseproduireauseindumilieuplasma.Lesujetdestageproposéest liéàcetteproblématiquepuisqu’ilconcerne le calcul des sections efficaces et des taux de réaction des processus d’excitation et d’ionisation de différentes espècesatomiquesparimpactélectronique.

Sujet:Letravailàréaliservaêtrescindéenplusieursétapes:

- Etudebibliographiqueafinderecenserdanslalittératurelessectionsefficacesexpérimentales(oulestauxderéactions)disponiblespourdesprocessusd’excitation(transitionsoptiquementpermisesouinterdites)etd’ionisationatomiquesparimpactélectronique;

- Etudebibliographiquepermettantd’inventorierlesdifférentsformalismesdecalculdessectionsefficacesd’ionisationetd’excitationatomiquesparimpactélectronique;

- Calculdessectionsefficacesetdestauxderéactionaumoyendesdifférentsformalismesdisponiblesetcomparaisonaveclessectionsefficacesoulestauxderéactionexpérimentauxafindedéterminerlaméthodecalcullaplusadaptéeàchacundesprocessuscollisionnel.

Lesatomesétudiésserontl’argon,l’azote,l’oxygèneetlecarbone,afindecouvrirlesbesoinspourdesplasmasd’argon,d’airetlesmélangesair–carbone.

Profilrecherché:

Masterouingénieurayantdesconnaissancesenphysiquedesplasmas(physiqueatomique,collisions,thermodynamique,…).

Connaissancesrequises:Physiquedesplasmas,physiqueatomique,….

Responsable(s):PhilippeTEULET:[email protected],0561558221YannCRESSAULT:[email protected],0561558221



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Thématique(s)concernée(s):oElectromagnétismeoEnergétiqueoMatériauxRMathématiquesAppliquésRPlasmasoSystèmesElectriquesoAutre(s):

Titre:RésolutiondelaméthodeParticle-In-Cellparuneapprochealternative

Contexte:Les approches de type « Particle-In-Cell » PIC sont utilisées en physique des plasmas froids basse pression car elles permettentd’adresser la fonction de distribution des particules chargées à partir du couplage du transport des particules et du champélectromagnétique.Sicetteméthodeestsimpledanssamiseenœuvreelleesttrèsconsommatriceentempsdecalculpuisqu’ellenécessite la définition d’un maillage et d’un pas de temps d’intégration des trajectoires des particules chargées d’autant pluscontraignantsqueladensitédeplasmaet/oulatailledudispositifétudiéestgrand.L’aspectstatistiquequirevêtégalementunegrandeimportance dans cetteméthode est une contrainte supplémentaire.Même si cette approche peut se prêter à une parallélisationefficace,lestempsdecalculsrestentprohibitifspourdessimulations3D(maillagepouvantatteindreplusdemilliersdemailleaucube).

Sujet:Récemment, dans lebutde réduire le tempsde calcul, uneméthodePICdans laquelle leproblème initial est abordédemanièreapprochéeaétéproposée.Ce genred’approcheaétéutilisé avec succèsdansdenombreuxdomaines (physique,mathématique,finance,etc.)Cetteméthodealternativereposesurunerésolutionduproblèmeinitialsurunensembledesousgrilledéterminéàpartirdumaillageinitialmaisdontchacunedecessous-grillescomportentunnombredemaillestrèspetitsdevantlenombredemaillesdelagrilleinitiale.Lesgainsdecalculsannoncéssontprohibitifsdèslorsquelenombredemailledelagrilleinitialedépasse106mailles(10002en2Det1003en3D).L’applicationdelatechniquepermettraungainauniveaudutempsdecalculvuleplusfaiblenombredemaillesautotal (gaindans larésolutionduchampélectromagnétiqueetdans lastatistiqueréduisant lenombretotaldeparticuleschargéesdanslasimulation).Cetteméthodebénéficieégalementd’uneparallélisationpotentiellementefficace.Durantsonstage,lestagiairesefamiliariseraavecl’approchePICconventionnellepuisappliqueral’approchealternativeproposéedanslalittératurepourdesproblèmesd’abordbi-dimensionnels.CetravailestunecollaborationentreleLAPLACEetl’IMT.

Profilrecherché:

NiveauMaster2/dernièreannéeEcoled’ingénieurConnaissancesrequises:

Physiquedesplasmas,méthodesnumériques,mathématiquesappliquées,programmation

Responsable(s):LaurentGARRIGUES:[email protected],0561558142GwenaëlFUBIANI:[email protected],0561558144FabriceDELUZET:[email protected],0561558385

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsiteUPSEquipeGREPHEPossibilitédepoursuiteenthèse:pasdefinancementpourl’instant


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Titre:Rentréeatmosphériqued’enginsspatiaux:étudeexpérimentaleetsimulationdurayonnementmoléculaire.

Contexte:Lorsdelarentréeatmosphériqued’enginsspatiaux,unerégiondite«couchedechoc»seformeàl’avantdesenginsrentrantdanslescouchesdel’atmosphère.L’étudedurayonnementissudecettecoucheestprimordialepourlaconceptiond’uneprotectionthermiquedes engins. Notre équipe dispose d’un outil simulant le rayonnement IR, visible et UV pour des plasmas composés de carbone,hydrogène,oxygèneetazote,àl’étatatomiqueetmoléculaire.Cecodenumériqueaétévalidéàl’équilibrethermodynamiquedanslecasdel’airetduCO2.Denouveauxenjeuxscientifiquesnousconduisentàaméliorernotrecodepourl’adapteràdescashorséquilibredéfinispardestempératuresélectroniques,vibrationnellesetrotationnelles.Lavalidationdenotrecodepasseraparunecomparaisonavecdesspectresobtenusexpérimentalement.

Sujet:L’objectifdecestageconsisteàmettreenplacedesoutilspermettantderemonterauxtempératuresélectroniques,vibrationnellesetrotationnelles àpartir de spectresexpérimentauxet simulés. Pour cela, vousétudierezparticulièrement le casdedeuxmoléculeslargementétudiéesdanslalittérature,N2et/ouOHetleurssystèmesélectroniquesassociés.Votretravailsedérouleraenplusieursétapes:

- Recenserlesméthodesdediagnostics/simulationspermettantderemonterauxdifférentestempératures;- MettreenplacecesméthodesetlestestersurdesspectresexpérimentauxdeOHet/ouN2déjàétudiés;- ComprendrelecodedesimulationdestinéaurayonnementmoléculairedeOHet/ouN2;- Adapterlecodedesimulationaucashorséquilibreaveclesdifférentestempératures- ValiderlecodedesimulationsurOHet/ouN2

Profilrecherché:

Masterouingénieurayantdesconnaissancesdebaseenphysiquedesplasmasetrayonnementdanslesgaz.Connaissancesrequises:

Physiquedesplasmas,physiqueatomique,spectroscopieoptique.

Responsable(s):MathieuMASQUERE:[email protected],0561556854YannCRESSAULT:[email protected],0561558221



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Titre:Etudeexpérimentaledel’interactiond'uneondeélectromagnétiqueavecunplasmaintégrantunmétamatériau.

Contexte:L’allumage et lemaintien d’un plasma nécessite un apport d’énergie permanent, qui peut être fournie via différentes structuresd’excitation.Lesmicro-ondessontcourammentutiliséesdanscebut,maispossèdentuninconvénientmajeur:l’ondenepénètrequedansl’épaisseurdepeauduplasma,cequicirconscritlecouplaged’énergiesurunezonerestreinte,limitantainsisonefficacité.Ceproblèmerevientàconsidérerleplasmacommeunmatériauàpermittivitévariable:lorsqueladensitéduplasmaatteintsavaleurcritique,sapermittivitédevientnégativeetl’ondesetrouveréfléchie.Lesmétamatériauxpermettentlacréationdepropriétésélectromagnétiquesqu'onneretrouvepasdansunmatériaunaturel.Dansnotrecas,l’idéeestd'intégrerunmétamatériauàperméabiliténégativedansleplasmagénéréparl’ondeélectromagnétiqueincidenteen rendant lemilieuainsi constituédoublementnégatif. L'ondepeutalorspotentiellement sepropagerdans leplasma lorsquesadensitédépassesavaleurcritique.

Sujet:Unethèseestactuellementencourssurlesujet.L’enceinteplasmadanslequellesmanipulationsaurontlieuestendéveloppementetseraopérationnelledébut2018.L’objectifdecestageestderéaliserunecaractérisationexpérimentaleduplasmaradio-fréquenceallumé dans l’enceinte, en collaboration avec le doctorant. Le candidat pourra être amené à utiliser aussi bien des diagnosticsélectriques(sondedeLangmuir,sondedeflux)quedesdiagnosticsoptiques(spectromètre,caméraCCDintensifiée).Profilrecherché:Cestages’adresseprioritairementàdescandidatsdeMaster1,ayantsuiviuneformationdansledomainedelaphysiquedesplasmas.Connaissancesrequises:Lamaitrisedel’anglaisestnécessaire.Unebonneconnaissancedeslogicielsdebureautique,ainsiquedeMatlab®estbienvenue.Desnotionssurleshyperfréquences,etnotammentsurlesparamètresS,seraientégalementappréciées,maispasnécessaires.

Responsable(s):LaurentLIARD:[email protected],0561556858

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsiteUPSEquipeGREPHE-Bâtiment3R2.Possibilitédepoursuiteenthèse:non


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2017/2018


Thématique(s)concernée(s):oElectromagnétismeoEnergétiqueoMatériauxoMathématiquesAppliquésoPlasmasRSystèmesElectriquesoAutre(s):

Titre:EvaluationdupotentieldenouveauxIGCTpourleraccordementdesplateformeséoliennesoff-shore.

Contexte:Pour faire face à l’épuisement des énergies fossiles, et pour réduire les l’émissions de gaz à effet serre, les sources d’énergiesrenouvelablessontapparuescommeunnouveauparadigmepermettantderépondreàlanécessitédedisposerd’uneénergie«propre»etdurable.Decefait,lagénérationdel’électricitéàpartirdel’énergiesolaire(panneauxphotovoltaïques),del’énergiehydraulique(l'hydroélectricité),duvent(l'éolien),delabiomasseetdelagéothermieaattirél’attentiondesacteursdudomainedanslemondeentier.Parmicesdifférentessourcesrenouvelables,l’énergieéoliennen’apascessédesedéveloppercesdeuxdernièresdécennies.Lesystèmedeconversiondel’énergieéolienneestraccordéauréseauparl’intermédiairedeconvertisseurs.Cesderniersjouentunrôle très importantdans l’intégrationde lapuissance fourniepar les turbines au réseauélectrique.Aujourd’hui, compte tenudespuissancesunitairesdeséoliennes(jusqu’à10MW)d’unepartetl’augmentationdelacapacitédesparcsd’éoliensoffshored’autrepart, lamise enœuvre d’une liaisonHVDC utilisant des convertisseursmodulairesmultiniveaux (MMC) devient économiquementintéressante. Jusqu’à présent, ce sont les IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) qui sont exclusivement utilisés dans cesconvertisseurs.Pourrendrecettetechnologieencoreplusattractivel’emploidesIGCT(IntegratedGatecommutatedThyristor)sembleêtre une bonne alternative aux IGBT grâce notamment à leurs tenues en tension et en courant plus élevées. Dans ce cadre, ens’appuyantsurl’expertiseduLAPLACE,EDFR&DsouhaitecomparerlesperformancesdesdeuxcomposantsdepuissanceIGBTetIGCTetprévoitàcourttermederéaliserunbancdetestpermettantdemettreenœuvredescellulesdeMMCdansdesconditionsréellesdefonctionnementgrâceàunemiseenopposition.

Sujet:LestagesedérouleraauLAPLACEdanslecadred’unecollaborationavecEDFR&Detaveclesoutiend’ABBsemi-conducteurquiprévoitdefabriquerdenouveauxIGCTdontlescaractéristiquesserontoptimiséespourlesMMC.Lapremièrepartiedustageseraconsacréeàl’implantationd’unmodèledeMMCdanslelogicieldesimulationdecircuitsélectroniquesdepuissancePLECS.Cemodèleintégreralecalculdespertesdessemi-conducteursàpartirdesparamètresquiserontfournisparABB.Ilpermettrad’évaluerlerendementdelastructuredeconversionetdecomparerdesIGCTayantdescaractéristiquesdifférentes.Afin de déterminer expérimentalement les caractéristiques en conduction et en commutation de ces nouveaux IGCT, quelqueséchantillonsserontréalisésettestésparABB.LestagiaireseradoncamenéàserendrechezABBsemi-conducteurspourparticiperàlacaractérisationdecescomposants.Enfin,ladernièrepartiedustageseraconsacréaupré-dimensionnementdubanctestquiseraultérieurementréaliséparEDFR&D.

Profilrecherché:

EtudiantdeMasterRechercheoudedernièreannéed’écoled’ingénieursConnaissancesrequises:

Electronique de Puissance, Convertisseurs Multiniveaux, Mise en œuvre des semi-conducteurs dans les cellules decommutation.

Responsable(s):PhilippeLADOUX:[email protected],0534322396SébastienSANCHEZ:[email protected],0534322401

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsiteN7EquipeConvertisseursStatiquesPossibilitédepoursuiteenthèse:oui


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Titre:Etuded’uneStructuredeConversionMultiniveauxtype«CommonFlyingCapacitor»

Contexte:Lesapplicationsdetraitementdel’énergiemoyennetension(typiquementvitessevariablepuissanceqqMWDCBusqq10kV)utilisantprincipalementdesconvertisseursmultiniveauxdefortepuissancenecessentdecroitreetfontapparaitredenouvellesarchitecturesdeconversionutilisantdesmisesensérieetparallèled’interrupteursdepuissancedetypeIGBT.DenombreusestopologiessontmaintenantproposéessurlemarchécommeleNPC(NeutralPointClamp), leFC(Flyingcapacitor),l’ANPC5L(ActiveNeutralPointClamp5niveaux)ouplusrécemmentleCFC(CommonFlyingCapacitor).L’ensembledecestopologiesutilisentdenombreuxcomposantsactifs(interrupteursdepuissance)etpassifs(inductancedecouplageoucondensateurintermédiaires).L’enjeuestbiensurmaintenantderéduirelenombredecomposantsactifsainsiquelatailledescomposantspassifstoutenconservantunrendementleplusintéressantpossible.

Sujet:L’objectifdecestageseraderéaliserl’étuded’unenouvellestructuremulticellulaireproposéeparlasociétéMeidensha(Japon)detypeCommonFlyingCapacitorutilisantd’unepartleprincipeFC(FlyingCapacitor)développéparlelaboratoireLaplacedanslesannées1990etenajoutantunemutualisationdescondensateursflottantspourlaréalisationduconvertisseurtriphasé.Cette nouvelle topologie parait très intéressante d’un point de vue strictement comptable car elle permet de réduire fortementl’énergiestockéedansleconvertisseurtriphasé(effetdelamutualisation)toutenconservantpresquel’intégralitédesavantagesdelatopologieinitiale.Quelques effets négatifs de lamutualisation (en particulier l’impossibilité de réaliser certains points de fonctionnement) seront àétudierdefaçondétaillée.Uneanalysebibliographiquecomplèteseraégalementàréaliser.

Profilrecherché:

EtudiantdeMasterRechercheoudedernièreannéed’écoled’ingénieursConnaissancesrequises:

ElectroniquedePuissance,ConvertisseursMultiniveaux,Matlab,PLECS

Responsable(s):GuillaumeGATEAU:[email protected],0534322427

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsiteN7EquipeCS


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2017/2018



Titre:Miseenœuvred’unecommandedite«décentralisée»pourlecontrôled’unconvertisseurmulticellulaire

Contexte:Danslecadred’étudesmenéesauLAPLACEdansl’équipeConvertisseursStatiques(CS)etenlienavecdespartenairesacadémiques(Univ.MinasGeraisBrésil,Univ.JaverianaColombie)etindustriels(NXP),l’élaborationd’unecommandedécentraliséespécifiqueaucontrôledeconvertisseursmulticellulairesàgrandnombredecellulesoffreactuellementdesperspectivesnouvellesentermesdesimplicitédemiseenœuvreainsiqued’aptitudeà la reconfiguration.L’améliorationet l’évaluationdeces loisdecommandessurplusieurstypesd’architecturesmulticellulairesresteàentreprendre.Sujet:L’objet du stageproposé ici concerne l’étudeet lamise enœuvred’unprincipede contrôlede convertisseurmulticellulairedit «décentralisé ». Cette méthode de contrôle singulière, fortement inspirée de l’observation des tendances en conception desalimentationsmultiphasésdemicroprocesseurs(VoltageRegulatorModuleouVRM),offredesavantages importantsentermesdesimplicité demise enœuvre de la commande et de capacité de reconfiguration des dispositifs de conversion. Des résultats trèsencourageantsontd’oresetdéjàétéobtenuspourlaconceptiond’alimentationsmultiphasésparallèlesfaiblestensionsfortscourants.Aujourd’hui,desrépercussionsinattenduesdansd’autresdomainesd’application,commeceluinotammentdelatrèsfortepuissance(réseauxélectrique)pourlecontrôledeconvertisseursmulticellulairessériesHVDCdetypeMMCouSTATCOM,sontobservées[1-2].Lesétapesprincipalesdustageseront:

- Priseenmaindusujet(élaborationdeschémasdesimulationimplémentantlesloisdecommande),- Conceptiondubancdecaractérisation, - Campagnedemesuresetcomparaisonavecthéorie.

Profilrecherché:

EtudiantdeMasterM2ouen3èmeannéedeformationingénieur:ProfilorientéGénieElectriqueConnaissancesrequises:

Bonne connaissance des convertisseurs statiques (DC/DC en particulier) et de leurs lois de commande, caractérisation desystèmesélectroniques.PSIM,MATLAB,Simulink.Anglaisluetparlé.

[1] M. Cousineau, B. Cougo,, "Interleaved Converter with Massive Parallelization of High Frequency GaN Switching - Cells usingDecentralizedModularAnalogController,"IEEEEnergyConversionCongress&Expo(EECCE)),Montreal,,Canada,,Sept..20-24,2015.[2]LAGrégoire,,M..Cousineau,SISelem,PLadoux,"Real-TimeSimulationofInterleavedConverterswithDecentralizedControl,"Int.Conf.onRenewableEnergiesandPowerQuality(ICREPQ’’116),Madrid,SpainMay4-6,2016.

Responsable(s):MarcCOUSINEAU:[email protected],0534322431

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsiteN7EquipeConvertisseursStatiques(CS)Possibilitédepoursuiteenthèse:impossibleàdéfiniraujourd’hui


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Titre:Développementd’essaissurunmicro-réseauavecbusalternatif

Contexte:Afin de travailler dans le domaine des smart-grids, l’équipe GENESYS a développé un micro-réseau qui permet d’étudier desarchitectures avec bus continu et/ou alternatif. Diverses sources réelles ou éléments de stockage comme des panneauxphotovoltaïquesprésentssurletoitdubâtimentrecherchepeuventêtreconnectées.Parailleurs,afindetesterleplusdescénariospossibles, l’équipe a développé tout une gamme d’émulateurs d’éléments de stockage (batterie d’accumulateurs, batterie H2,supercondensateurs)etdesources(photovoltaïque,éolien)quipeuventêtreinterfacésaumicro-réseau.L’équipeaprincipalementmenésesessaisavecunbuscontinuetsouhaitemaintenantmenerdesessaisavecunbusalternatif,sachantquelesélémentsmatérielsontdéjàétédéveloppés.Unethèseestencoursvisantàétudierdiversesarchitecturespermettantd’assurerunegestioncoopérativedessourcesetstockeursconnectésàunréseauACàforttauxdepénétrationd’énergiesrenouvelables.Ils’agitenparticulierd’assurerunréglageprimairedefréquence,defaçoncoopérativeentrelesproducteursetcecienl’absencedegroupestournantssynchroniséssurleréseauAC.Sujet:Afin de valider les principaux concepts de gestion, selon les architecturesmises en évidence dans cette thèse, le stagiaire devradévelopperetmettreenœuvrediversessaissurlaplateformedel’équipecomme:

- Onduleurtêtederéseauintégrantlamodificationdelafréquencefondamentaleenfonctiondeséchangesdepuissance.- Onduleur de raccordement de sources ENR intégrant ou pas une fonction MPPT avec possibilité de modification du point de

fonctionnementenfonctiond’uneévolutiondefréquenceduréseau(réglageprimaire).- Émulateurdegroupeélectrogène : l’onduleurdevra intégrer lemodèlemécaniquedumoteurassociéà l’alternateur,ainsique les

réglagesprimairesetsecondairesetleréglagedetension.Outrel’aspectexpérimentaletledéveloppementdupilotage,desmodèlesdesimulationserontdéveloppés.Profilrecherché:

Lestageestorientéingénieur.Connaissancesrequises:

Unebonnemaitrised’essaisdecircuitsélectriquesdepuissance.Unebonneconnaissancedeslogicielsdesimulationsdecircuitsélectriques(PLECS)etdesenvironnementsdedéveloppement(Matlab–Simulink).UneconnaissancedesenvironnementsQuartusetEclipseestsouhaitable.

Responsable(s):NicolasROUX:[email protected],0534322428XavierROBOAM:[email protected],0534322422YannGHANTY:[email protected],0534322426

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsiteN7EquipeGENESYS


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2017/2018



Titre:Commandetempsréeldeconvertisseursstatiquesàgrandnombred’interrupteurssurcarteFPGA

Contexte:Ledéfideporterlestechnologiestraditionnellesdeconversionstatiquedel’énergieélectriqueauxdomainesdesfortespuissancesavecunetrèsbonnequalitéharmoniqueafortementmotivéledéveloppementdesdispositifsdeconversionstatiquemulti-niveaux.Parailleurs,lesdemandesenalimentationdechargespluscomplexes,polyphasées,déséquilibréesounon-linéairesetlesdemandesenfonctionnalitésavancéescommelefiltrageactifd’harmoniquesontconduitàl’apparitiondeconvertisseursstatiquesmulti-bras,offrantenoutrelapossibilitéd’agirdirectementsurlepotentielneutredeschargesquandilestdisponible.Uneformulationalgébriqueduconvertisseurfaisantapparaîtrelesnotionsdeconsignes,deressources,etdecontraintesautoriseledéveloppementdeméthodesditesd’allocationdecommande,trèsappréciéesnotammentdanslesdomainesdel’aéronautiqueetdelamarine.DanslecadredesrecherchesconduitesauLaplace,ilestactuellementdéveloppéuneméthoded’allocationappliquéeàl’exempledel’onduleurquatrebrasdeuxniveaux,utilisépourgénérerunsystèmedetensionstriphaséesindépendantes.Entraduisantleproblèmesouslaformed’unprogrammed’optimisationlinéaire,larésolutionestmenéeàl’aidedel’algorithmedusimplexe.Cettesolutionpermetdegénérerparparamétragesdenombreusessolutionsoptimisantdescritèresdifférents.Ainsi,outredessolutionsconnues(SVM,…)cetteapprochefournitd’autrespossibilitésqu’ilconviendradecaractériser.Cetalgorithmeexigelaréalisationd’ungrandnombred’opérationsdurantlapérioded’échantillonnage.Aceteffetl’utilisationd’unFPGAapermisderelevercechallengepourunefréquencededécoupagede10kHz.

Sujet:Il concerne lamise enœuvre d’une loi de commande basée sur l’algorithme du simplexe sur un onduleur 4 bras, 2 niveaux. LacommandeseraassuréeparunFPGAtypeAlteraStratixIV.Despremiersessaisobtenuslorsd’unedémarcheHIL(HardwareIntheLoop)ontétécouronnésdesuccèsetundesobjectifsdustageseradetesterl’algorithmesurunconvertisseurréeld’unepuissanced’1kW.Aprèscettevalidationdeprincipeletravailseraorientésurlacomparaisondesdiversessolutionsobtenuesparparamétragedel’algorithmeetsurleurcaractérisationentermedeperformances(linéarité,harmoniques,...).Profilrecherché:Idéalement,desconnaissancesen:

-Conversionstatique-Algèbrelinéaire-Optimisationcontinue-Commandenumérique,voireprogrammationdesFPGA

Responsable(s):AbdelkaderBOUARFA–[email protected]érémiREGNIER–[email protected]@laplace.univ-tlse.fr

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsiteN7GroupeCODIASE


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2017/2018



Titre:Commandeflexibled’unemachinesynchronepouremulationd’unechargemécaniqueparamétrable

Contexte:Lestageestadosséàunprojetindustrielvisantàdéfiniruneloidecommandepourunemachinesynchronedefaiblepuissance(<5W)destinéeàentrainerunechargedetypebiellemanivelle,c’est-à-direuncouplevariableàl’échelled’untourmécanique.Lorsdelaphasedemiseaupointsurunbancd’essaiilestintéressantdepouvoirtesterlesperformancesdumoteurenprésenced’unechargelaplusréalistepossible.C’estainsiquelesujetdecestageconcernelaréalisationd’unémulateurdechargeobtenuparlecontrôleducoupled’unemachineentrainée,identiqueaumoteurprincipal.

Afin de générer un couple de charge le plus lisse possible, lamachine de charge est alimentée via un amplificateur de puissancepermettant d’injecter des courants parfaitement sinusoïdaux, donc dénués de la traditionnelle ondulation liée au découpage del’onduleur. En effet cette ondulation peut s’avérer gênante si les inductances dumoteur sont faibleset si l’on souhaite limiter lafréquencededécoupage.Lecontrôleducouples’opèrevia lamaitrisedescourantset lagénérationde laréférencedecoupleestréaliséeviaunecartedetypecycloneIVd’ALTERApossédantnotammentunFPGA.Lesprofilsdecoupleà imposersontdéfinisenfonctiondelavitessederotationdumoteurd’entrainement.

Sujet:Apartirdel’amplificateurdéjàexistantletravailconsisteenlaprogrammationduFPGApourimposerlesréférencesdecourantàpartirdesprofilsdecoupleenregistréssurlacartenumérique.Cesprofilsdecouplesontparamétrésenvitesseetdoiventsedéroulerselonlapositiondurotor.Pourcelauncodeurdepositiondetyperesolverestdisponibleetpermetd’imposerprécisémentleprofilducoupledecharge.Laprogrammations’opéreradansl’environnementMatlab-SimulinketlasolutionseratransféréedansleFPGAgrâceauxoutils logicielsde la familleHDLCoderetHDLVerifier. Il s’agitdoncd’obteniruncodeVHDLàpartird’unschémaSimulink.Outrequelquesphasesde simulationpréliminaires, ce travail sedérouleramajoritairement surunemaquetteexpérimentalepermettantd’obtenirdesrésultatsconcrets.Desessaisserontconduitslorsderégimetransitoiresdevitesse.

Profilrecherché:Idéalement,desconnaissancesen:

-Machineélectrique(Synchrone,..)-MATLAB-Simulink-Goûtpourlaprogrammationetpourl’expérimentation-Commandenumérique,voireprogrammationdesFPGA

Responsable(s):MauriceFADELmaurice.fadel@laplace.univ-tlse.frOlivierDURRIEUolivier.durrieu@laplace.univ-tlse.fr

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsiteN7GroupeCODIASE


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Thématique(s)concernée(s):oElectromagnétismeoEnergétiqueoMatériauxRMathématiquesAppliquésoPlasmasRSystèmesElectriquesoAutre(s):

Titre:Diagnosticd’alternateurdepuissanceparfusiond’indicateurs

Contexte:Lesnouvellesexigencesentermedefiabilitédescentralesdeproductionélectriqueetlescontraintesengendréesparlesnouvellesrèglementations électriques de type « Grid Code » requièrent unemeilleure connaissance de l’état de santé des alternateurs depuissanceainsiqueledéveloppementdestratégiesdesurveillancerobustesetsensibles.Danslecasd’unalternateurisoléduréseauoud’alimentationd’unréseaudesecours,ladéfaillanceimprévuepeutavoirdesconséquencescatastrophiquesqu’ilfautéviter.L’objetde la thématique de recherche novatrice dans laquelle s’insère cemaster, consiste à concevoir et caractériser desméthodes dediagnosticprécoce,quipermettentdedéclencheruneopérationdemaintenanceavantlasurvenuedelapanne,voiredeprédéterminerladuréedevierestanteencasdesurveillancedeladégradation(prognostic).Unmodèled’alternateur industrielaétédéveloppérécemmentafindesimulerdifférentstypesdedéfaillancesélectriqueset leurseffetssurlesdifférentesgrandeursdusystème.Unbancdetestaégalementétémisenplaceafind’obtenirdesenregistrementspourlesdifférentsdéfautsétudiés.Sujet:Desindicateursfréquentielsoriginaux,baséssurl’amplitudemaisaussisurlaphasedesdifférentesgrandeurs,ontétéidentifiéscommepouvant permettre la détection et la discrimination de différents défauts de court-circuit partiels. Le sujet de ce stage est ledéveloppementd’unsystèmedefusionoriginaldesdifférentsindicateurs,afind’obtenirundiagnosticfiabledutypededéfaut,quiaitdeuxpropriétésdifficilesàconcilier,larobustesseetlasensibilité.Larobustesseestrequisepouréviterlesfaussesalarmesetconféreràl’algorithmeuneinsensibilitéaupointdefonctionnementtandisquelasensibilitéestindispensablepourdétecterrapidementtoutdéfautnaissant.Lapistede la logique floueest envisagéedansunpremier tempsmaisd’autres techniquesde fusionpourrontêtreenvisagéesetcomparées(inférencebayésienne,arbresdedécision,réseaudeneurones...).Unsointoutparticulierseraportéauchoixdesgrandeursd’entrée et à sa justification. Un stade de prétraitement des données pouvant également intervenir (Principal ComponentAnalysis=PCA). Dans un second temps, la prise en compte de défautsmultiples, sans perdre les propriétés requises relatives à lasensibilitéetlarobustesse,pourraégalementêtreenvisage.Ils’agiraparexemplededéfautsdediodesoudescapteursdecourantoudetension.Profilrecherché:CompétencesenTraitementdusignal,InformatiqueIndustrielle,Statistiques,etmachinesélectriques.Curieuxetinventif.Autonome.Connaissancesrequises:Traitementdusignal;InformatiqueIndustrielle;Statistiques;MachinesElectriquesDesconnaissancesentraitementdel’informationseraitunplus.

Responsable(s):AntoinePICOT:[email protected]:[email protected]

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsiteN7EquipeCODIASE


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Thématique(s)concernée(s):oElectromagnétismeREnergétiqueoMatériauxoMathématiquesAppliquésoPlasmasoSystèmesElectriquesoAutre(s):

Titre:Surfaceàmouillabilitéhétérogène:optimisationenvuedel’intensificationdestransfertsdechaleuravecchangementd’état

Objectif:Denosjours,denombreuxsystèmesderefroidissementsontdiphasiquespermettantd’évacuerdes fluxde chaleur toujoursplus importants. L’intensificationdes transfertsde chaleuretdemassedanscetypedesystèmesnécessitealorsdemaitriserlapositiondesinterfacesliquide-vapeurauplusprèsdelaparoi.Danscetteoptique,legroupeGREPHE(GroupedeRechercheEnergétique,PlasmaetHors-Equilibre)du laboratoireLAPLACEdéveloppedesétudesvisantàintensifierlestransfertsetàmieuxcomprendreetcontrôlercetypedesystèmesdiphasiques.Danslecadredecettethématiquel’étudemenéeaucoursdelathèsedeFelipeMANCIOREISs’estfocaliséesurlaquantificationdel’effetdel’hétérogénéitédemouillabilitéd’uneparoisurlestransfertsdechaleur,tantd’unpointdevueexpérimentalquethéorique.Uneapplicationparticulièredecetravailconcernelessystèmesensituationdemicrogravité,pourlaquelleilestcrucial de comprendre et de proposer une technique innovante et efficace permettant letransfertd’énergiesousformedechaleur.Programmederecherche:Le travail du stage proposé s’inscrit dans le développement d’une réponse à cette demandecroissante sur des systèmes permettant l’évacuation et le transport de la chaleur, créésnotamment par l’électronique. Un banc expérimental destiné à l’étude thermique a étédéveloppédanslebutdecomprendreetd’analyserleseffetsdegradientsdemouillabilitésurlestransfertsdechaleuravecchangementd’état.Lespremiersrésultatsencondensation(figureàdroite)ontmontréquel’existenced’untelgradientdemouillabilitépermettaitdeconserverun régime de condensation en goutte de petites tailles, régime très favorable en termed’échange thermique. Parallèlement à l’étude expérimentale, un modèle thermo-hydrodynamiqueaétédéveloppéà l’échelled’unegoutteunique.L’undesobjectifsdustagesera de réaliser l’exploitation dumodèle afin de reproduire les résultats expérimentaux. Ons’attacheraenparticulieràmesurerpartraitementd’imageslescaractéristiquesgéométriquesdesgouttesprésentessurlasurface,ainsiqueleurévolutionaucoursdutemps.Lemodèleseraalors utilisé pour calculer l’échangemoyen sur la surface entière, afin de le confronter auxmesures directes des coefficients de transferts. En fonction des résultats obtenus,des améliorations pour être apporter à lamodélisation existante (ajout des phénomènes decoalescenceparexemple).Lasecondeétapeconsisteraàproposerunesurfaceoptimiséepourlaquelleonauracoupléleseffetsliésauxhétérogénéitésavecdeseffetsdepompagethermo-capillaires.Cederniereffetseraobtenuenréalisantdesmicro-rainuresdontlerôleseradedrainerleliquidecollectégrâceauxhétérogénéitésdemouillabilité.Enfin des essais en situation d’ébullition pourront être réalisés (sur le même dispositifexpérimentalqueprécédemment).Ils’agiraalorsdedéterminerl’influencedeshétérogénéitéssurlanucléationetladynamiquedesbullesenfonctiondel’orientationdelasurfacedanslechampdegravité.

Responsable(s):PascalLAVIEILLE:[email protected],0661556831MarcMISCEVIC:[email protected],0561558307

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsiteUPSEquipeGREPHE


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Thématique(s)concernée(s):oElectromagnétismeREnergétiqueoMatériauxoMathématiquesAppliquésoPlasmasoSystèmesElectriquesoAutre(s):

Titre:Caractérisationdesécoulementsettransfertsdansuncondenseurdebouclediphasique

Objectif:L’ensembledecestravauxs’effectuedanslecadred'unprojetderecherchecontractualiséavecl’AgenceSpatialeEuropéenne.Adéfautdedisposerd’unethéoriegénéralepermettantdeprédirelesmécanismesdecondensationenfonctiondespropriétésthermo-physiquesdufluide,delasectiondepassageetdesconditionsauxlimites,lesétudesréaliséesfournissentdenombreusescorrélationssurlesloisd’écoulementpourprédirelesdonnéesd'ingénierietellesquelefluxd’échangedanslecondenseuretlespertesdecharge.Pourétablirlesparamètresquiinterviennentdanscescorrélationsilestnécessaired’établirdesmodèlesbaséssurl’observationdesrégimes d'écoulements. Dans une boucle diphasique avec pompage capillaire, des vitesses massiques faibles d’environ quelquesdizaines[kg.m-2.s-1]sontcourammentrencontrées.Pourcomblerlepeud’informationdonnéeparlalittératuredanscettegammedevitessemassiquedesétudesdecondensationconvectiveauxfaiblesvitessesmassiquesdoiventêtremenées.Lestransfertsdiphasiquesétantfortementcorrélésàladistributiondesphases,ilestainsiprimordialdeconnaitresimultanémentlerégimed’écoulement,lespertesdechargeet lecoefficientd’échangethermiquepourvalider lesmodèles.Pouratteindrecetobjectifunesectiond’essaiensaphiraétéconstruite.Sabonneconductivité thermiqueetsa transparencedans ledomainespectralduvisibleetde l’infrarouges’avèrentparticulièrementadaptéepourcetyped’étude.Programmederecherche:L’objectifexpérimentalestd’utiliserunesectiond’essaipenséepourpermettredepréparer laprochainecampagned’essaienvolparaboliqueprévudansmoinsd’unan.Ils’agitdecollecterlorsdecettecampagneplusd’informationssurlesloisd’écoulementetdetransfertsenmicrogravitéauxvitessesmassiquesintermédiairesafind’établirdenouveauxmodèlesoudevaliderlesmodèlesexistant.Lasectiond’essaide3.4mmdediamètrehydrauliqueestainsid’abordtestéeetétudiéeausolafindecomprendreetprédirelesloisd’écoulementetlesloisdetransfertthermiquepourensuiteanalyserleseffetsdelamicrogravité.LefluidesélectionnéestleHFE-7000.Cechoixestprincipalementmotivéparsabassetempératuredesaturation35.35°Càlapressionatmosphérique.Uneétudedela condensation convective verticale avec l’air comme fluide secondaire estmenée au laboratoire Laplace. Un climatiseurmobilepermetd’obtenirunécoulementd’airhomogèneàunevitessede3.2(m/s)etunetempératureminimalede12°Cperpendiculairementà l’axedu tubeen saphir. La sectiond’essai d’unmètrede longpermetde réaliserune condensation complètepourdes vitessesmassique inférieures à 50 kg.m-2.s-1. La perte de charge et la température de saturation de fluide sont mesurées à l’aide d’untransducteurdepressiondifférentielleconnectéentrel’entréeetlasortiedutubeetd’untransducteurdepressionabsolueplacéàl’entrée.Desthermocouplescouplésàdesmesuresparcamérainfrarougepermettentdedéterminerlecoefficientd’échange.Enfinune caméra rapide et un interféromètre optique en lumière blanche permettent d’analyser l’écoulement. Les résultats obtenuspermettrontdemesurerlecoefficientd’échangethermique,lespertesdechargeetdedéduirelesloisd’écoulement.

Responsable(s):PascalLAVIEILLE:[email protected],0661556831MarcMISCEVIC:[email protected],0561558307

Lieudustageetconditionsparticulières:LAPLACEsiteUPSEquipeGREPHE

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OFFRES DE STAGES MASTER-PFE DU LAPLACE … · MASTER-PFE DU LAPLACE 2017-2018 Université Paul Sabatier - Bât. 3R3 - 118, route de Narbonne ... Dans leur traduction scientifique,