Contribution à la modélisation électromagnétique d’un générateur linéaire à induction appliquée à un micro-cogénérateur Stirling à piston libre

Contribution to the electromagnetic modeling of a linear induction generator applied to a micro-cogeneration Stirling free-piston

• Auteur / Autrice : Pierre François
• Direction : Hamid Ben Ahmed, Bernard Multon, Laurent Prevond
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique Électrotechnique Automatique
• Date : Soutenance le 14/01/2011
• Etablissement(s) : Cachan, Ecole normale supérieure
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pratiques (1998-2015 ; Cachan, Val-de-Marne)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Régis Contreau, Abdellatif Miraoui, Philippe Nika
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Claude Vannier, Jean-Claude Vannier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chaudières électriques

Couplage, Théorie du

Stirling, Moteurs

Générateurs électriques

Mots clés libres

Cogénérateur

Générateur linéaire

Asynchrone

Cycle Stirling

Piston libre double effet

Couplage thermoélectrique

Chaudière électrogène

Cogeneration

Linear generator

Asynchronous

Stirling cycle

Free piston

Double acting

Coupled thermoelectric generator boiler

Résumé

Cette thèse porte sur le développement d’un cogénérateur résidentiel constitué d’un générateur linéaire asynchrone entraîné par deux moteurs Stirling fonctionnant en mode ‘piston libre double effet’. Les critères caractérisant un tel cogénérateur sont décrits ainsi que ses différents modes d’utilisation dans le domaine résidentiel. Les différentes technologies sont passées en revue.Les équations de la mécanique sur lesquelles se fondent le contrôle du couplage thermoélectrique du cogénérateur et sa stabilité y sont définies. Le générateur électrique est modélisé en vue de calculer les grandeurs électriques des équations à bobines couplées et les grandeurs du schéma électrique équivalent, ce schéma permet d’inverser le modèle.Les résultats des modèles analytiques sont validés par des mesures faites sur des maquettes spécialement conçues. Une étude paramétrique de la structure du générateur a permis d’optimiser ses performances. Les équations de la mécanique et le modèle électrique sont utilisés pour poser les bases d’une optimisation ‘système’ du cogénérateur.

This thesis focuses on the development of a residential cogenerator which consists of a linear induction generator driven by two Stirling engines, free-piston double-acting operating mode. The criteria characterizing such cogenerator are described and its various modes of use in the residential sector. The various technologies are reviewed.The equations of mechanics that underlie the control of the coupling of thermoelectric cogeneration and stability are defined.The electric generator is modeled to calculate the electrical coil coupled equations and the magnitudes of the equivalent circuit, this scheme allows us to reverse the pattern. The results of analytical models are validated by measurements on specially designed models. A parametric study of the structure of the generator has optimized its performances. The equations of mechanical and electrical model are used to lay the groundwork for optimization of all the cogenerator, considered as a system.