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The aim of the school is to educate participants in different theoretical and practical aspects of the design and modelling of superconducting electrical machines. An essential point of this school will be the practical application during the afternoons of theoretical content seen in the morning. Each participant will have access to a computer with all the necessary software. As the school is intended for doctoral students or young researchers, activities allowing the integration of the group's members and networking will also be provided.The main topics covered are: Superconductivity, bulk superconductors and their magnetization Analytical modelling and design of HTS machines Modeling of HTS systems including ferromagnetic materials using open-source softwares (GMSH / GetDP...) Dynamic modelling and evaluation of AC Losses in HTS windings using T-A formulation in COMSOL

International audience; Le but de ce travail est d'étudier un entrainement fort couple basse vitesse à base d'un moteur à induction associé à un réducteur de vitesse magnétique. L'objectif étant de remplacer le système classique associant un moteur asynchrone à un réducteur de vitesse mécanique en vue d'améliorer les performances et la fiabilité. Pour cela nous utilisons des outils analytiques et numériques en vue du dimensionnement électromagnétique de la machine.

Il s'agit de donner aux étudiants de Master de génie électrique les outils mathématiques nécessaires pour la modélisation analytique des actionneurs électromécaniques. Le cours donne les méthodes pratiques pour la résolution des équations aux dérivées partielles par la méthode de séparation des variables. Il est suivi par une série d’exercices et un projet de niveau Master qui consiste à déterminer l'expression analytique de l'induction dans l'entrefer d'une machine à aimants à pôles lisses et à comparer les résultats à un modèle numérique.

Poster; International audience; The development of cryo-magnets based on REBaCuO type superconductors that can generate up to 17 T requires the implementation of a magnetization system and therefore, it involves one or more coils around the superconducting materials. Currently, the most convenient way to magnetize a bulk High Temperature Superconductor (HTS) is to use a Pulsed Field Magnetization (PFM). It can generate strong magnetic fields while using a relatively compact and simple coil. Thus, bulk HTS can be directly magnetized, in situ, into the final application.In a previous work [1], we have studied and designed different coils in order to magnetize, using PFM, an inductor of a radial flux superconducting machine with one pair of poles. Each pole contains four HTS bulks that can be placed in a square or rectangular pattern. For a given primary source of energy, here a capacitor bank of 10 kJ (5 mF, 2 kV), the PFM process strongly depends on the inductance value of the coil used to magnetize because it defines the waveform of the current: the peak value and the time constant. Thus, a 3D modeling of the coil is required in order to be sure that the magnetic field produced will allow to fully magnetize the bulk HTS. From the practical point of view, we would like to achieve an average magnetization of each pole around 4 T. The maximal magnetic field applied to the sample is in the range of 6 to 10 T, Fig. 1, so such value seems achievable.In this paper, the induced currents and trapped fields in the bulk HTS for several geometries of poles will be studied by means of numerical simulations. Presented results will be the maximal trapped magnetic field of each bulk HTS, and the estimated magnetization of the poles of the inductor.References[1] K. Berger, et al., Proc. of 13th European Conference on Applied Superconductivity -EUCAS 2017, id. 1LP5-19.

Ce mémoire de synthèse dresse un bilan de mes activités de recherche réalisées au GREEN pendant ces dix dernières années. Le point d’ancrage de mes recherches concerne la modélisation analytique des actionneurs électromécaniques. L’objectif est de développer des outils rapides et efficaces pour l’analyse et le dimensionnement des actionneurs conventionnels ou supraconducteurs. Une part importante de mon travail concerne la validation expérimentale des modèles proposés.Dans le premier chapitre, je présente un résumé détaillé de mes activités pédagogiques, administratives et de recherche. Le deuxième chapitre porte sur la modélisation analytique des machines synchrones à réluctance variable prenant en compte les effets de la saturation magnétique et des harmoniques d’espace pour l’étude des régimes dynamiques et la commande. Le troisième chapitre concerne le développement de modèles analytiques en 2D et 3D des convertisseurs électromagnétiques basés sur la résolution formelle des équations de Maxwell par la méthode de séparation des variables. L’originalité des modèles concerne la prise en compte directe des effets de saillance magnétique et des effets 3D sur la distribution du champ dans l’entrefer des machines électriques. Dans le chapitre 4, je présente mes travaux sur l’étude et la conception de structures innovantes de machines et d’actionneurs mettant en œuvre des matériaux supraconducteurs. Le chapitre 5 dresse un bilan de mes activités de recherche et présente des perspectives à moyen et long terme.

International audience; Les progrès faits dans la réalisation des câbles supraconducteurs et des systèmes de refroidissement permettent d'envisager un large champ d'application dans le domaine de l'électrotechnique. Aujourd'hui le concept de machines supraconductrices est devenu acceptable dans le monde industriel. Cet article est consacré à un état de l'art dans le domaine des supraconducteurs et montre comment il devient possible de réaliser des machines en utilisant les propriétés spécifiques de ces matériaux.

International audience; This paper presents a three-dimensional (3-D) analytical model for axial-flux eddy-current couplings and brakes, leading to closed-form expressions for the torque and the axial force. The proposed model is valid under steady-state condition (constant speed operation). It takes into account the reaction field due to induced currents in the moving conducting part. In order to simplify the analysis, we adopt the assumption of linearization at the mean radius, the problem is then solved in 3-D Cartesian coordinates (curvature effects are neglected). The solution is obtained by solving the Maxwell equations with a magnetic scalar potential formulation in the non conductive regions (magnets, air-gap), and a magnetic field strength formulation in the conductive region (copper). Magnetic field distribution, axial force, and torque computed with the 3-D analytical model are compared with those obtained from 3-D finite elements simulations and experimental results.

This paper investigates the effect of cross-magnetisation on Maximum Torque to Current control of a Synchronous Reluctance Machine. A new model of the machine based on Park's equations and including saturation effects is first developed. From this saturated model, a new maximum torque to current condition is obtained. Several experimental results are then presented to verify the accuracy of the theoretical analysis.

This thesis deals with modeling and control of a synchronous reluctance machine. The proposed model takes into account the magnetic saturation. This model is based on the modified Park’s equations. The magnetic saturation is modelled by a single variable coefficient versus all currents flowing in the machine. The model presents the main advantage to have only measurable electrical parameters.The second part is dedicated to the validation of the saturated model. We compared the simulation results with the experimental ones. We studied the case when the machine is connected directly to the network, and when the machine is controlled by vector control. For vector control, we studied the effects of saturation on the dynamics and the steady state conditions. The third part focuses on the development of two control strategies for the steady state operation. The first strategy provides maximum torque for a given current. The control law is derived from the equations of the saturated model. The second strategy is to optimize the performance of the machine. For this, we seek the minimum of power consumption by using optimization algorithms (Fibonacci and golden section). The experimental results showed the feasibility of optimum search online from a system using a DSP (Digital Signal Processor), Ce mémoire porte sur la modélisation et la commande d’une machine synchrone à réluctance variable présentant une cage au rotor. La première partie est consacrée au développement d’un modèle prenant en compte les effets de la saturation magnétique des matériaux. Ce modèle est basé sur une modification des équations de Park. La saturation magnétique est modélisée par un coefficient variable en fonction de l’ensemble des courants circulants dans la machine. Le modèle présente l’avantage de ne faire apparaître que des paramètres électriques mesurables.La deuxième partie est consacrée à la validation du modèle saturé. Pour cela, nous avons comparé des résultats de simulation avec des résultats expérimentaux. Nous avons étudié le cas où la machine est directement reliée au réseau et le cas où la machine est pilotée en commande vectorielle. Dans le cas de la commande vectorielle, nous avons étudié les effets de la saturation sur la dynamique et sur le régime permanent pour une commande en couple et une commande en vitesse. La troisième partie porte sur le développement de deux stratégies de commande pour le régime permanent. La première stratégie permet d’obtenir le couple maximal pour un courant donné. La loi de commande est obtenue à partir des équations du modèle saturé. La deuxième stratégie consiste à optimiser le rendement de la machine. Pour cela, nous recherchons le minimum de la puissance absorbée en utilisant des algorithmes d’optimisation (Fibonacci, section dorée). les résultats expérimentaux ont montré la faisabilité d’une recherche d’optimum en ligne à partir d’un système mettant en œuvre un DSP (Digital Signal Processor)