Optimisation des systèmes énergétiques sous contraintes technologiques

This manuscript is written for the defense of a thesis to support application for clearance to direct research. The report covers the author’s contributions to the study of energy systems based on electricity as an energy vector. These contributions combines theoretical background and real implementations on today’s applications. The document aims at showing interest in the developed methods through concrete examples in terms of such processes’ control optimization by integrating inherent technological constraints. Several aspects are considered: power architecture optimal design, the dedicated control structure, the on-line supervision of the system’s without extra sensors. Proof of concept is developed and implemented on several specific energy systems: the Proton Exchange Membrane Fuel Cell stack, Electricity power supply based on the fuel cell as main source and synchronous motor drives. The developed issues have been described in about twenty international journals’ articles and approximately 60 papers in international conferences. Regarding the perspectives, these steps towards optimizing energy systems while integrating technological constraints can be reinvested and extended to electric micro grids, and more specifically to future DC home grid based on a significant local production.Ce manuscrit, support à la défense d’une habilitation à diriger les recherches (HDR), couvre des contributions à l’étude de systèmes énergétiques fondés sur le vecteur électricité. Ces apports sont ancrés dans une réalité applicative et tentent donc de montrer au travers d’exemples les moyens d’optimiser la conduite de tels procédés en tenant compte des contraintes technologiques inhérentes. Plusieurs aspects sont couverts : la recherche d’architectures adaptées, la recherche des structures de contrôle associées, la recherche de l’état du système au travers des seules variables mesurées pour réaliser le contrôle du système. Les preuves de concept sont développées autour de la pile à combustible, d’électro générateurs utilisant la pile à combustible comme source principale, de variateurs pour entraînement électromécanique fondé sur des machines synchrones à aimants. Ces apports ont été décrits dans une petite vingtaine d’articles de revues internationales et une bonne soixantaine de communications dans des conférences internationales. Au niveau des perspectives, ces clefs vers l’optimisation de systèmes énergétiques sous contraintes technologiques peuvent être réinvesties et approfondies dans les micro-réseaux en particulier les futurs réseaux domestiques qui pourraient s’appuyer sur une distribution continue et une forte production locale