Du matériel de pointe pour la pratique des sciences de l'électricité
Les bancs de la salle ELD040 sont constitués de deux moteurs (synchrone et asynchrone), d’une machine à courant continu et de cinq alimentations différentes. © Alain Herzog 2022 EPFL
Équipé de vingt nouveaux bancs, le Discovery Learning Laboratory ingénierie-puissance donne l’opportunité de réaliser un large éventail d’expériences et de simulations en lien avec le génie électrique et électronique.
La transition énergétique soulève de nombreux défis, tant en matière de production d’énergies renouvelables que de conversion ou encore de stockage. Former des ingénieures et ingénieurs en électricité et en électronique qui sont aptes à les relever est donc primordial. Et pour ceci, il faut confronter les étudiantes et étudiants aux questionnements et contraintes qui les attendent dans «la vie réelle».
Le corps enseignant et les étudiantes et étudiants de l’EPFL disposent désormais d’un matériel de pointe pour des expériences en relation avec les systèmes et réseaux intelligents, les machines et moteurs électriques, les batteries ou les convertisseurs. Le Discovery Learning Laboratory ingénierie-puissance (soit la salle ELD040) a été équipé durant la pause estivale 2022 de vingt nouveaux bancs pour les travaux pratiques en lien avec le génie électrique et électronique.
«C’est l’aboutissement d’un projet qui a duré quatre ans», relève Sylvain Robert, ingénieur et chargé de cours en génie électrique et électronique. Il a piloté la conception des nouveaux bancs constitués chacun de deux moteurs (synchrone et asynchrone), d’une machine à courant continu et de cinq alimentations différentes. Ils sont aussi équipés de connecteurs permettant de mesurer: la vitesse (analogique et numérique), la force de mouvement de rotation appliqué sur l’arbre reliant les machines, les tensions, les courants et les puissances actives et réactives de chaque machine pour les enregistrer sur un ordinateur ou tout autre système d’acquisition de données. Il est alors possible d’en faire l’analyse ou de régler le fonctionnement des machines en temps réel.
«En collaboration avec les enseignants, nous avons pensé ce matériel pour qu’il fonctionne avec tous les TP et permette des expériences au plus proche de la réalité, nous pouvons par exemple simuler un réseau instable», remarque Sylvain Robert. Dans le TP qu’il a élaboré avec le chargé de cours André Hodder, les étudiantes et étudiants travaillent en groupe de 2-3 et utilisent le moteur à courant continu et le moteur synchrone pour simuler la turbine et la génératrice d’une centrale hydraulique autonome. Puis, toutes les unités de production sont interconnectées à l’image d’un réseau insulaire. «C’est généralement là que cela se corse et que les problèmes surgissent», sourit Sylvain Robert.
Répondre aux besoins de l’industrie
Offrir aux étudiantes et étudiants la possibilité d’expérimenter et de faire face à des défis concrets c’est aussi le credo de Drazen Dujic, professeur responsable du laboratoire d’électronique de puissance. Soit une branche de l’électronique ciblée sur la conversion d’énergie électrique. En réponse au besoin des étudiantes et étudiants d’avoir plus de pratique, Drazen Dujic et son équipe ont développé le Power Electronics Teaching Setup (PETS).
Une installation sur roulette conçue pour se connecter aux bancs de la salle ELD040, et qui comprend notamment une alimentation en courant alternatif (AC) et en courant continu (DC) ainsi que deux convertisseurs industriels avec des contrôleurs numériques programmables. «Le PETS a été développé pour que les étudiantes et étudiants intègrent de manière pratique les concepts de commande numérique pour les convertisseurs d’énergie», relève Drazen Dujic.
Après avoir élaboré un modèle de commande et l’avoir testé à l’aide de simulations offline et online grâce à un jumeau numérique du PETS, les étudiantes et étudiants passent avec le PETS à la mise en pratique et peuvent valider leur algorithme de contrôle sur le réseau. «Ces différentes étapes permettent d’expérimenter les concepts de manière sûre, car les expériences en électronique de puissance peuvent vite s’avérer risquées et explosives», remarque Drazen Dujic.
Les étudiants ont donné de bons retours sur ce travail pratique mis en place pour la première fois au semestre passé. «La pratique est essentielle pour former des ingénieurs capables de trouver des solutions aux problèmes rencontrés. J’ai travaillé cinq ans chez ABB avant de rejoindre l’EPFL. Je connais les attentes et besoins de l’industrie et je pense qu’il est important de proposer une formation qui y répond», conclut Drazen Dujic.