offres de stages master-pfe du laplace 2015-2016

LABORATOIRE PLASMA ET CONVERSION D’ENERGIE
UMR 5213
OFFRES DE STAGES
MASTER-PFE
DU LAPLACE
2015-2016
INP ENSEEIHT - 2, rue Camichel - BP 7122 - 31071 Toulouse cedex 7 (France)
Tél. : (33) (0)5 34 32 24 03 - Télécopie : (33) (0)5 61 63 88 75 – sec-n7@laplace.univ-tlse.fr - http://www.laplace.univ-tlse.fr
Les recherches menées au LAPLACE s’inscrivent dans le domaine de l’énergie électrique et des plasmas et couvrent un
continuum d’activités qui englobe la production, le transport, la gestion, la conversion et l’usage de l’électricité. Dans leur
traduction scientifique, ces recherches dont l’esprit général est l’ingénierie, sont bâties sur un socle de sciences physiques mais font
souvent appel à d’autres disciplines nécessaires pour comprendre et concevoir des systèmes et des procédés. On peut dégager des
activités existantes quelques thèmes principaux :
 l’étude comportementale des matériaux et la recherche de nouveaux matériaux pour le génie électrique, l’électronique de
puissance ou l’électrotechnique.
 les études sur les plasmas créés par tout type de décharges et sur leurs applications.
 la conception et la commande des composants, des dispositifs et systèmes de production, de conversion, de traitement
et de stockage de l’énergie électrique, ainsi que leur sûreté de fonctionnement.
L’énergétique et l’électromagnétisme sont aussi des composantes scientifiques fortes du laboratoire. Les domaines d’application
des recherches concernent les transports, l’aéronautique et le spatial, l’environnement et l’énergie, la biologie et la santé.
Le laboratoire est structuré en 12 groupes de recherches qui participent chacun au tryptique plasma/matériau/système.
 AEPPT : Arcs Électriques et Procédés Plasmas Thermiques
 CODIASE : COmmande et DIAgnostic des Systèmes Électriques
 CS : Convertisseurs Statiques
 DSF : Diélectriques Solides et Fiabilité
 GENESYS : Groupe ENergie Électrique et SYStémique
 GRE : Groupe de Recherche en Électromagnétisme
 GREM3 : Groupe de Recherches en Électrodynamique, Matériaux, Machines et Mécanismes Electroactifs
 GREPHE : Groupe de Recherche Énergétique, Plasmas, et Hors Équilibre
 LM : Lumière et Matière
 MDCE : Matériaux Diélectriques dans la Conversion d’Énergie
 MPP : Matériaux et Procédés Plasmas
 PRHE : Plasmas Réactifs Hors Équilibre
La politique scientifique du laboratoire s’appuie également sur la définition et le développement de thèmes transversaux
fédératifs, au nombre de quatre à ce jour.
 Décharges Partielles (DP)
 Optimisation source-décharge-procédé (OSDP)
 Électromagnétisme, électrodynamique, énergétique et plasmas (3EP)
 Intégration en Électrique de Puissance (IEP)
Les stages proposés ci-après, bien qu’ouverts à toutes les sollicitations, sont initialement associés aux formations suivantes :
MASTERS Adossés aux formations d’Ingénieurs ENSEEIHT avec ses 3 spécialités :
Master International Génie Électrique et Systèmes Électriques (MIGESE)
Master International Systèmes Électroniques pour applications embarquées et communicantes (ESECA)
Mastère Nouvelles Technologies de l’Energie-Eco-Energie
Projet de fin d’étude (PFE) du diplôme d’Ingénieur dans la spécialité Génie Électrique – Automatique avec ses 4 options :
Traitement Avancée de l’Énergie Électrique (TAEE),
Transformation de l’énergie et Mécatronique Avancée (TEMA),
Commande, Décision, et Informatique des Systèmes Critiques (CDISC)
Eco-Énergie (EE).
Master EEA-AEETS de l’Université Paul Sabatier avec ses 4 spécialités :
Électronique des Systèmes Embarqués et Télécommunications (ESET)
dont 3 parcours : Intégration des Circuits pour applications Embarquées ; Micro et Nano Technologies ;
Microondes, Électromagnétisme et Optoélectronique
Conversion de l’Energie – Systèmes Electriques (CESE)
dont 3 parcours : Électronique de Puissance et Systèmes Autonomes ; Gestion Durable de l’Énergie Électrique ;
Ingénierie des Plasmas et Matériaux
Ingénierie des Systèmes Temps-Réel (ISTR)
Notamment pour le parcours: Automatique,
Signal, Imagerie et Applications (SIA)
Notamment pour les parcours : Imagerie Médicale ; Radio physique Médicale
Conformément à la législation en vigueur les stages sont rémunérés à la hauteur de 30 % du SMIC soit 420 € mensuels
environ.
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Effet du traitement de surface par Plasmas sur la croissance de Pentacène pour la réalisation de Transistors Organiques.
Marc TERNISIEN
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Modélisation de la durée de vie.
David MALEC, Antoine PICOT et Pascal MAUSSION
6
Réalisation d’antennes cousues.
Nathalie RAVEU et Olivier PIGAGLIO
7
Traitement de surface par plasma en cavité de grande dimension.
Simon DAP et Laurent LIARD
8
Évaluation, comparaison et caractérisation de systèmes d’actionnement destinés au morphing de surfaces portantes de
grandes envergures.
Éric DUHAYON
9
Évaluation analytique, numérique et expérimentale de la force d’interaction magnétique entre un corps faiblement
ferromagnétique mobile et un aimant : définition des architectures les plus efficientes.
Éric DUHAYON et Jean-François LLIBRE
10
Optimisation d’un jet de plasmas froids pour des applications biomédicales.
Jean-Pierre GARDOU, Frédéric MARCHAL et Nofel MERBAHI
11
Étude et expérimentation d’une stratégie de régulation magnétique, appliquée sur un convertisseur multicellulaire parallèle
utilisant un coupleur magnétique.
Sébastien SANCHEZ
12
Mise en œuvre d’un convertisseur 25-phases parallèles à cellules de commutation GaN.
Marc COUSINEAU
13
Caractérisation des sources EnR pour optimisation d’énergie Multi-source.
Stéphane CAUX et Jean-Marc PIERSON
14
Coordination d’isolement dans la connexion de modules de puissance .
Jean-Pascal CAMBRONNE et David MALEC
15
Commande temps réel de convertisseurs à grand nombre d’interrupteurs sur carte FPGA .
Jérémy RÉGNIER, Abdelkader BOUARFA et Guillaume GATEAU
16
Effet mémoire dans une Décharge à Barrière Diélectrique homogène à Pression atmosphérique.
Nicola NAUDÉ et Nicolas GHERARDI
17
Étude des phénomènes d’émission secondaire d’électrons à partir d’un diélectrique chargé.
Laurent BOUDOU et Nicolas GHERARDI
18
Modulation Convertisseur Multicellulaires Parallèles.
Guillaume GATEAU et Clément GARREAU
19
Couplage éléments finis de volume et de frontière pour la résolution rapide de problèmes électromagnétiques avec prise en
compte des courants de Foucault.
Ronan PERRUSSEL, Jean-René POIRIER, Yvan LEFÈVRE et Emmanuel SARRAUTE
20
Validation de l’apport des méthodes d’équations intégrales à la modélisation de dispositif de type « plasma bullets ».
Ronan PERRUSSEL, Jean-René POIRIER et Jean-Pierre BŒUF
21
Fabrication et caractérisation de couches barrières d’encapsulation pour l’électronique organique et l’électronique de
puissance.
David BUSO et Vincent BLEY
22
Caractérisation de matériaux ferroélectriques en vue de leur utilisation comme diélectrique de grille dans une structure
transistor organique à effet de champs.
David BUSO
23
Actionneur MHD pour SCAO.
Yvan LEFÈVRE
24
3
Dimensionnement et conception d’un circuit magnétique adapté à l’étude du concept des propulseurs de Hall double étage
Carole HÉNAUX, Alberto ROSSI et Dominique HARRIBEY
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Caractérisation physique et expérimentale des effets HF dans les machines électriques.
Yvan LEFÈVRE, David MALEC et Carole HÉNAUX
26
Alimentation en courant pulsé d'un dispositif à jet plasma.
Nofel MERBAHI et Hubert PIQUET
27
Étude des pertes par commutation des nouveaux composants GaN 650V.
Alaa HILAL et Thierry MEYNARD
28
Vers des électrodes actives pour l’homogénéisation de la décharge dans une DBD.
Antoine BELINGER et Hubert PIQUET
29
Master project proposal : Techno-economic optimization a renewable energy power plant in island networks
David HERNANDEZ-TORRES, Bruno SARENI et Xavier ROBOAM
30
Analyse des résultats expérimentaux d’un banc de test de pile à combustible / Électrolyseur à Oxydes Solides
Amine JAAFAR et Christophe TURPIN
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Master 
PFE
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Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Effet du traitement de surface par Plasmas sur la croissance de
Pentacène pour la réalisation de Transistors Organiques
Contexte :
Que ce soit dans l’éclairage ou l’affichage, les composants organiques occupent désormais une place
prépondérante au sein des sources de lumière. Cependant les problématiques de ces composants sont
encore multiples. Au sein du groupe Lumière et Matière, nous travaillons à la fois sur les domaines de
réalisation de composants organiques (Diodes, Transistors) et la compréhension physique de leur
fonctionnement ainsi que leur intégration dans un système via leur mode d’alimentation. Les
applications en électronique organique au sein du groupe sont dirigées dans des domaines aussi divers
que le biomédical en passant par l’éclairage. L’objectif de ce travail est d’étudier l’effet du traitement
de la surface par Plasmas sur la croissance de pentacène pour la réalisation de transistors organiques
(OFETs).
Présentation du Sujet :
Depuis la découverte de leurs propriétés conductrices dans les années 70 et la reconnaissance en
2000 des travaux de A. J. Heeger, A. G. MacDiarmid et H. Shirikawa (prix Nobel de chimie), les
matériaux organiques sont devenus une nouvelle alternative pour certaines applications (affichage,
RFID) notamment pour la fabrication de transistors ou des diodes. A l’heure actuelle, une thèse est
déjà en cours au sein du groupe Lumière et Matière (LM), sur la possibilité de fabriquer un composant
permettant de transporter du courant (OFET) et d’émettre de la lumière (OLED). En parallèle de ce
travail de thèse, un développement d’une nouvelle architecture transistor a été réalisé. Pour tester
cette nouvelle architecture transistor, des tests préalables ont besoin d’être effectués avec un
matériau organique classique : le pentacène. Ce matériau est déposé via un système d’évaporation sous
vide. Le but de ce stage peut se décomposer en plusieurs étapes. Le candidat aura en premier lieu à
travailler sur les conditions de traitement de surface afin de déterminer les paramètres optimaux
pour modifier et optimiser la croissance de pentacène. Dans un second temps, des transistors seront
réalisés afin de valider l’effet de ce traitement sur les performances. Le candidat aura à sa
disposition tous les moyens de caractérisation du LaPlaCE (Ellipsométrie, Mesure d’angle de contact,
Profilomètre, AFM, Spectroscopie, etc..)
Profil recherché : Compétences en microélectronique et caractérisation de systèmes souhaitables.
Compétences en instrumentation souhaitables également. Les différentes techniques seront
appréhendées durant le stage.
Responsable(s) :
Marc TERNISIEN : marc.ternisien@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 65 06
Lieu du stage et conditions particulières :
Laboratoire LAPLACE. Bâtiment 3R3. Université Paul Sabatier. 31062 Toulouse Cedex 9.
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Master 
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Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Modélisation de la durée de vie
Objectif du stage :
La fiabilité des systèmes constitue un enjeu d’importance croissante pour lequel existe un intérêt
certain à comprendre, modéliser et prévoir le vieillissement. Cette problématique est particulièrement
cruciale avec le doublement de tension prévu à bord des avions plus électriques du futur ou les
systèmes isolés tels que les éoliennes off-shore. Mais cette tâche de prédiction de durée de vie
s’avère particulièrement complexe et pluridisciplinaire, lorsque des matériaux divers entrent en jeu et
sont soumis à des contraintes nombreuses, de niveau variable et qui interagissent ensemble
(température, pression, humidité, ambiance saline, vibrations, tension MLI, fréquence par exemple…).
Des tests de vieillissement accéléré sont alors mis en place afin de prendre en compte toutes ces
contraintes et leurs interactions. Des méthodes de modélisation originales basées sur les plans
d’expériences, les surfaces de réponse ou la régression multilinéaire ont été développées au LAPLACE
et produisent des résultats encourageants, mais sans lien direct avec la physique de dégradation due
aux décharges partielles. Il convient d’y remédier afin d’aller plus loin dans la précision des modèles et
leurs futures capacités de prédiction de durée de vie.
Il s’agit de la mise en relation entre les modèles de durée de vie déjà obtenus et la physique de
dégradation des isolants de machines tournantes basse tension soumis à des décharges partielles. Une
conséquence directe de cette étude pourrait consister en une modification significative de la forme
des modèles, qui seraient ainsi plus directement inspirée des relations de la physique. A ce titre, des
mesures sur un banc existant au Laplace site UPS sont à prévoir.
Ces travaux participent à la recherche de méthode de pronostic sur la durée de vie d’isolants et plus
largement, à l’étude des performances des systèmes embarqués.
Ce Master s’inscrit dans le cadre d’un projet de collaboration européenne actuellement en cours
d’évaluation. En cas de succès, un séjour en Irlande est prévu.
Profil recherché :
formation en matériaux, compétences en statistiques et génie électrique
Responsable(s) :
David MALEC : LAPLACE MDCE malec@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 62 60
Antoine PICOT : LAPLACE CODIASE antoine.picot@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 60
Pascal MAUSSION : LAPLACE CODIASE pascal.maussion@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 64
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site UPS, nombreux déplacements sur le site INP à prévoir
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Master 
PFE
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Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Réalisation d’antennes cousues
Contexte :
Les drones et mini-drones sont de plus en plus nombreux dans l’environnement aérien. De par la réduction de leur
taille, ils sont soumis à des contraintes aérodynamiques fortes qui imposent une réduction de leur masse et une
optimisation de leur géométrie. Ces contraintes s’appliquent à leur structure mécanique, mais aussi aux systèmes
électroniques embarqués. En l’occurrence, l’intégration des antennes résulte d’un compromis entre ses
performances radioélectriques, et les performances aérodynamiques de l’engin. L’approche classique qui consiste à
reporter directement les antennes sur l’engin, tels des excroissances, permet d’optimiser les performances
radioélectriques, mais au détriment des performances en vol. La conformation d’éléments rayonnants planaires sur
la structure de l’engin volant s’affranchit en partie de ces problèmes, mais ce report peut toutefois augmenter
sensiblement la masse de la structure.
En réponse à cette problématique, des solutions inspirées de ce qui est fait actuellement dans le domaine des
réseaux de communication sur le corps humain semblent intéressantes dans le cas d’engins volants qui utilisent
des tissus renforcés pour les voilures. En effet, de nombreux travaux de recherche se sont focalisés sur la
réalisation d’antennes sur des textiles par le tissage de fibres métallisées ou de fils d’argent.
Sujet :
En se basant sur les travaux déjà effectués lors d’un précédent stage, l’étudiant devra identifier et qualifier
(mesure de la résistivité, qualification de la conductivité équivalente…) différents types de fil à coudre
présentant des propriétés conductrices afin de réaliser à terme des antennes cousues, ainsi que le support (tissu)
sur lequel l’antenne sera réalisée. Une première étude sur une ligne micro-ruban est pour cela nécessaire, un
support de mesure existe déjà.
Dans un second temps une antenne sera modélisée sous HFSS en utilisant la conductivité identifiée pour réaliser
une antenne type dipôle fente (ou autre). L’antenne sera fabriquée et mesurée. Ses propriétés seront comparées
aux antennes classiquement réalisées en cuivre. Il faudra également définir et réaliser le circuit d’alimentation de
cette antenne par couplage avec un circuit raccordé à un connecteur coaxial.
Profil recherché :
Un étudiant de Master M2 ou en 3° année de formation ingénieur.
Connaissances requises :



Conception de circuits passifs hyperfréquences (lignes de transmission, antennes planaires …)
Paramètres [S]
Initiation au logiciel HFSS
Responsable(s) :
Nathalie RAVEU : nathalie.raveu@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 82
Olivier PIGAGLIO : olivier.pigaglio@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 83
Lieu du stage et conditions particulières :
Laboratoire LAPLACE, site INPT-ENSEEIHT, durée : 5 mois
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Master 
PFE
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Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Traitement de surface par plasma en cavité de grande dimension
Contexte :
Il existe aujourd’hui une demande pour assurer des traitements par plasmas sur de grandes surfaces,
notamment dans le contexte de l’utilisation des matériaux composites dans le domaine aéronautique.
Les surfaces visées conduisent immédiatement à des enceintes de grandes dimensions et donc
multimodales pour la fréquence usuelle de 2.45 GHz. Les méthodes conventionnelles d’ingénierie de ces
cavités ne sont donc pas applicables, sauf à répercuter le facteur d’échelle sur la fréquence et donc la
longueur d’onde. Il convient de rechercher de nouvelles stratégies pour répondre à ce besoin et
parvenir à engendrer un plasma à proximité de la surface à traiter avec des performances
satisfaisantes en termes d’uniformité et de contrôle. La source microonde requise sera évidemment
non conventionnelle pour ce type d’application mais permettra d’envisager une mise en œuvre sur de
grandes surfaces par un contrôle adapté. Un tel système de traitement de surface nous apparaît
particulièrement original et disposant de perspectives applicatives remarquables.
Sujet :
Le stage consistera à caractériser une source plasma microonde en cours de développement au
laboratoire. Des méthodes telles que l’imagerie rapide ou la spectroscopie d’émission optique seront
utilisées en vue de caractériser le comportement de la décharge. L’objectif final est de situer les
performances de cette source en terme de traitements de surface : fonctionnalisation, dépôt de
couches minces, gravure, etc.
Valorisation :
Les résultats du stage serviront de base à un dépôt de brevet auquel le stagiaire pourra être associé.
Ils permettront également la recherche de partenaires industriels, en particulier dans le domaine de
l’aéronautique, pour la suite des développements.
L’équipe d’encadrement souhaite vigoureusement que le stage se poursuive par des travaux doctoraux
orientés sur la compréhension du couplage onde Ŕ décharge spécifique à l’architecture de cette source
ou de son exploitation au niveau industriel.
Profil recherché :
Un candidat issu d’une formation en physique des plasmas est recherché. Des compétences en
microondes seraient souhaitables mais ne sont pas exigées.
Responsable(s) :
Simon DAP : simon.dap@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 67 16
Laurent LIARD : laurent.liard@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 68 58
Lieu du stage et conditions particulières :
Laboratoire LAPLACE, Université Paul Sabatier Ŕ Toulouse 3
Le stage se développera dans un contexte de confidentialité élevée tant que la demande de brevet ne
sera pas finalisée.
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Master 
PFE
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0ption : Tema………………………………………………
Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Évaluation, comparaison et caractérisation de systèmes d’actionnement
destinés au morphing de surfaces portantes de grandes envergures
Contexte : Les derniers travaux menés en collaboration entre le groupe GREM3 du Laplace et EMT2
de l’IMFT ont montré que l’activation par des mécanismes électroactifs hybrides des profils d’ailes
entraine une modification conséquente de l’écoulement laissant espérer une amélioration des
performances. Cependant, du point de vue des mécanismes d’activation électroactifs, il est difficile de
répondre à la problématique de l’effet d’échelle entre un prototype de laboratoire et l’aile d’un avion.
Sujet :
Pour trouver la bonne hybridation permettant d’actionner un profil de plus grande envergure (au lieu
de 30 à 60 cm actuellement), il est indispensable d’effectuer une étude dimensionnelle et énergétique
sur la base des résultats obtenus et transposés dans le cas d’un prototype de plus grande échelle.
C’est sur ce travail que le sujet proposé porte et il se décompose en trois parties principales :
1 Ŕ La réalisation d’un cahier des charges permettant de recenser toutes les contraintes structurelles
d’une aile d’avion, les fréquences et amplitudes cibles pour obtenir l’effet optimum au niveau de
l’écoulement et pour l’échelle considérée,
2 Ŕ L’étude dimensionnelle et énergétique, proprement dite, des différents systèmes d’actionnement
existants. Dans cette partie, il est primordial de couvrir l’intégralité des dispositifs (motorisations
électromagnétiques existantes, matériaux intelligents, actionneurs électroactifs) et de tirer des
chiffres de la bibliographie mais aussi de mesures à réaliser. L’un des objectifs de cette partie est
d’être en mesure de situer chacun des systèmes d’actionnement complet (partie active mais aussi
alimentation) sur un diagramme effort-vitesse-fréquence permettant de choisir par comparaison la
solution adaptée,
3 Ŕ La caractérisation de matériaux électroactifs non utilisés pour le moment (comme les alliages à
mémoire de forme magnétiques) devra être réalisée pour les situer dans le diagramme précédent et
évaluer leur potentiel de déformation dynamique.
La synthèse de ce travail portera sur la définition d’une solution de déformation d’une aile d’avion de
grande envergure (typiquement 2m) répondant à la viabilité industrielle et au morphing type oiseaux.
Profil recherché :
Niveau bac+5 formation électro-mécanique ou mécatronique
- sens physique des dispositifs
- vision système complet des dispositifs.
Responsable(s) :
Éric DUHAYON : duhayon@laplace.univ-tlse.fr, 05.34.32.23.75
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE, possibilité de manipulation à l’IMFT
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Master 
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PFE
Commentaire : ………………………………….
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Année 2015 / 2016
Titre : Évaluation analytique, numérique et expérimentale de la force
d’interaction magnétique entre un corps faiblement ferromagnétique mobile et un
aimant : définition des architectures les plus efficientes.
Contexte :
Le besoin de modifier le comportement de systèmes dynamiques (modification et/ou influence du
mouvement ou bien déformation de formes avec des contraintes de masses allouées faibles ou une
réduction de taille importante) est un moyen de limiter l’impact environnemental de tels systèmes (par
exemple le bruit, la consommation par l’amélioration de la performance et la complexification
mécanique du système).
Sujet :
Dans ce contexte, le sujet proposé vise à qualifier l’interaction magnétique à distance entre un objet
mobile (rendu faiblement ferromagnétique par exemple une pâle de voilure tournante et une source de
champ (aimant). Ce sujet se décompose en trois parties :
1 - Établir un état de l’art bibliographique permettant d’extraire :
*Les forces (ou une méthode d’estimation de ces forces) générées par le mouvement (de l’objet ou
de l’aimant) s’exerçant sur l’objet mobile (par exemple, les forces d’attraction sur une lame de
silicone chargée en fer ou bien les forces de répulsion sur une lame de cuivre)
*Un axe intéressant en termes de comparaison pourra être celui des actionneurs sans fer (hautparleur, actuateur de gouvernes pour objets volants légers,…) et les forces dans les machines à
induction.
2 Ŕ Réaliser des caractérisations expérimentales sur des maquettes représentatives à base de
matériaux magnétiques, conducteurs et composites réalisés sur place.
3- Développer un modèle analytique des interactions mises en jeu et valider celui-ci par simulation
numérique.
L’objectif final de ce sujet est la formulation de règles de conception de ces systèmes permettant
d’optimiser les forces générées (attractives ou répulsives) vis-à-vis du volume des éléments actifs.
Profil recherché :
Maitrise de l’électromagnétisme, fort intérêt pour le montage expérimental,
la connaissance d’un logiciel de simulation par éléments finis serait un plus.
Responsable(s) :
Éric DUHAYON : eric.duhayon@laplace.univ-tlse.fr, 05.34.32.23.75
Jean-François LLIBRE : jean-francois.llibre@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 75
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE, 3ème étage bâtiment F, équipe GREM3
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Master 
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Année 2015 / 2016
Titre : Optimisation
biomédicales
d’un
jet
de
0ption : Master 2 CESE
Commentaire : Sujet orienté physique des
plasmas de décharge électrique
plasmas
froids
pour
des
applications
Contexte :
Les technologies plasmas froids pour des applications biologiques et médicales se sont très largement
développées et diversifiées au cours de ces dernières années. De nouveaux designs permettent
désormais de générer des jets de plasma à la température ambiante que l’on peut appliquer
directement sur des tissus biologiques. Ces jets ont la capacité de transférer sur une cible des
photons, des champs électriques et des espèces actives (électrons, ions, espèces excitées et
radicalaire). Les recherches menées en particulier dans le groupe Plasmas Réactifs Hors Equilibre
(PRHE) du LAPLACE ont permis de montrer l’efficacité de certains jets sur le traitement de cellules
cancéreuses, sur l’activation de biomatériaux pour la régénérescence cellulaire, sur l’inactivation de
biofilms bactériens ou encore sur la stérilisation d’instruments médicaux.
Sujet :
Le groupe PRHE dispose d’un jet breveté qui a la particularité d’être auto généré par décharge
couronne, dans l’air à la pression atmosphérique. L’objectif du stage est d’analyser les paramètres
opératoires (design géométrique et alimentation électrique) qui permettront d’améliorer l’efficacité
du jet et notamment sa longueur et sa surface de traitement à coût énergétique constant voire
inférieur. L’effet d’un champ magnétique sur les propriétés de ce jet sera aussi analysé.
Le stagiaire travaillera sur plusieurs réacteurs avec des outils de diagnostics électriques,
spectroscopiques et d’imagerie rapide. En fonction de l’avancée des travaux, l’objectif pourra être
étendu à d’autres types de sources de plasma (plasma de décharge à barrière diélectrique en surface
ou en volume notamment) pour des applications biomédicales.
Une poursuite en thèse au sein de l’équipe est envisageable à la rentrée universitaire 2016.
Profil recherché :
Étudiant de niveau bac+5, motivé, organisé, curieux (ouverture vers la physique, la biologie, les
matériaux), possédant un esprit critique et un intérêt pour la recherche expérimentale.
Responsable(s) :
Jean-Pierre GARDOU : gardou@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 62 37
Frédéric MARCHAL : frederic.marchal@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 62 37
Nofel MERBAHI : nofel.merbahi@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 75 90
Lieu du stage et conditions particulières :
Groupe PRHE Ŕ LAPLACE (Site UPS, Bâtiment 3R2)
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Master 
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Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Étude et expérimentation d’une stratégie de régulation magnétique
Contexte :
Face aux enjeux énergétiques actuels, l’électronique de puissance est un domaine de recherche de premier plan,
notamment dans l’industrie de pointe et dans les laboratoires de recherches. De nos jours, les architectures de
conversion utilisant un grand nombre de phases en parallèle présentent un fort intérêt pour les
domaines d’applications basse tension/fort courant. A titre d’exemple, des applications telles que les
Voltage Regulator Module (VRM), assurant l’alimentation des cartes microprocesseurs et leurs périphériques,
commercialisent des convertisseurs DC/DC multicellulaires parallèles. Ces architectures sont composées de
plusieurs cellules de commutation mises en parallèle, connectées entre-elles en étoile au travers
d’inductances de liaison ou par un transformateur, appelé également coupleur magnétique.
Généralement, les stratégies classiques de régulation permettant l’équilibrage des courants font intervenir
un nombre important de capteurs de courant, occupant un volume conséquent et un cout élevé. De ce
fait, une solution consisterait à mettre en place un asservissement en champ magnétique plutôt qu’un
asservissement en courant. L’idée serait donc d’insérer dans certaines zones du coupleur magnétique des capteurs
à effet hall. Ces données seront utilisées pour la régulation magnétique. Ce principe doit permettre une
amélioration de la robustesse de l'ensemble convertisseur Ŕ coupleur magnétique en présence d'un défaut
sur une cellule de commutation.
Sujet :
Le déroulement du stage s’effectuera en deux phases :
- Modélisation/simulation
- Reprise de simulation sous PLECS d’un convertisseur parallèle 6 phases 400V/6x70A associé à son coupleur
magnétique de type « monolithique » (données issus de la thèse de S. Sanchez et d’un stage 2 ème année
école d’ingénieur).
- Élaboration de stratégie de régulation magnétique basée sur des données de mesure magnétique dans le
coupleur magnétique.
- Expérimentation
- Pré-étude de capteurs à effet hall disponibles sur le marché permettant de mesure la composante continu
de champ magnétique dans le coupleur,
- Prise en main des éléments constituant du banc expérimental (convertisseur, coupleur, chaine de
mesure, environnement de commande FPGA DE2)
- Calibration de la chaine de mesure du champ magnétique (capteurs à effet hall vers FPGA, FPGA vers carte
fibre optique pour signaux de commande des interrupteurs de puissances)
- Codage des stratégies de régulation magnétique sur FPGA,
- Test des stratégies d’asservissement en régime nominal et dégradé (typiquement l’arrêt d’une
phase).
 Forte opportunité de publication scientifique dans une conférence ou une revue internationale.
Profil recherché :
Elève en 3 ème année école d’ingénieur
Connaissance en électronique de puissance, électronique numérique, programmation en C.
Responsable(s) :
Sébastien SANCHEZ : sebastien.sanchez@laplace.univ-tlse.fr
Enseignant-chercheur Icam/Laplace Ŕ Bureau Laplace E406 Ŕ 05 34 50 50 38
Lieu du stage et conditions particulières : Laboratoire Laplace - Toulouse
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Master 
PFE
0ption : EEA CESE

Commentaire : GEA - TAEE
Année 2015 / 2016
Titre : Mise en œuvre d’un convertisseur 25-phases parallèles à cellules de
commutation GaN
Contexte :
Poursuite du projet de maturation relatif au contrôle décentralisé de convertisseurs multiphases.
Sujet :
L’objectif du stage consiste à mener à son terme la mise en œuvre d’un convertisseur 25phases parallèles à cellule de commutation GaN utilisant des circuits intégrés analogiques
implémentant le principe de contrôle décentralisé.
Les principales étapes de ce stage seront :
- La caractérisation des 5 cartes GaN développées au laboratoire ainsi que des puces de
contrôle,
- L’étude d’une stratégie de monitoring des 25 courants des phases,
- La mesure de la réponse du convertisseur à des transitoires de charges pour plusieurs
combinaisons de phases actives (3 à 25 phases),
- La mise en œuvre d’un dispositif d’optimisation du rendement par observation du courant de charge
et gestion dynamique du nombre de phases actives (phase shedding).
Profil recherché : GEA Ŕ Électronique de puissance
Étudiant ayant de bonnes bases en électronique de puissance. Une connaissance des principes relatifs
aux convertisseurs statiques multi-niveaux (buck multiphase) sera appréciée.
Habilitation Électrique obligatoire.
Responsable(s) :
Marc COUSINEAU : marc.cousineau@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 24 31
Lieu du stage et conditions particulières :
Laboratoire LAPLACE site ENSEEIHT
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Master 
PFE
0ption : Commande / Optimisation

Commentaire : Autom / Info
Année 2015 / 2016
Titre : Caractérisation de sources EnR pour optimisation d’énergie Multisource
Contexte :
Dans le cadre du projet DATAZERO (projet de l’Agence National de la Recherche) en partenariat avec les
laboratoires IRIT (Toulouse) et FEMTO (Belfort), le LAPLACE propose l’étude de la caractérisation de sources
d’énergies renouvelables dans le but de les insérer dans une gestion globale optimisée de l’énergie pour les
centres de calcul.
Sujet :
Le groupe Commande et Diagnostic des Systèmes Electriques (LAPLACE-CODIASE site INPT-ENSEEIHT)
travaille depuis plusieurs années pour l’optimisation de la consommation d’énergie des systèmes hybrides
(multisource). Les niveaux GE (sources d’énergie) et planification de tâches demandeuses en puissance
(niveau informatique IT) sont souvent décorrélées. Ce sujet de stage de fin d’étude à caractère recherche,
permettra de démarrer le sujet spécifique à cette application stationnaire qui se poursuivra en thèse 2016-2019.
Pour cela le sujet propose de :
- Faire l’état de l’art sur les centres de calcul (DataCenter) alimentés par sources renouvelables
- Faire l’état de l’art sur la caractérisation des sources de puissance renouvelables (photovoltaïque, éolien, pile à
combustible, supercap, batterie)
- Caractériser le comportement des sources PV, Eolien, PaC, Batteries, Supercap, pour obtenir un modèle de
représentation (RLC) et/ou d’observation d’indicateurs pour préparer l’optimisation, à partir des données
expérimentales des plateformes du projet
- Aborder l’identification des paramètres significatifs (optimisation), structurer les données en vue de l’échange
d’informations (ex XML).
Deux sources devront être au moins traitées, allant de leur modèle ‘boucle ouverte’, à la détermination de la
dispersion des paramètres, des variations en fonctionnement…
Une émulation ou des tests du comportement des sources pourront être mis en œuvre sur 3 cartes processeurs
communicants disponibles dans le groupe LAPLACE/CODIASE ou sur la plateforme EnR du laboratoire.
But final : - Identifier les indicateurs à envoyer au module de négociation (intergiciel entre les sources GE et les
demandes IT).
Le stagiaire sera intégré à l'équipe du projet et sera amené à collaborer avec les partenaires.
Profil recherché :
Automaticien/Physicien/Informaticien
curiosité et engagement pour la recherche
Responsable(s) :
Stéphane CAUX : caux@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 62
Jean-Marc PIERSON (IRIT) : pierson@irit.fr
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE-CODIASE et maquette HIL E020. Rémunération standard sur contrat ANR DATAZero
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Master 
PFE

0ption : Indifférent
Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Coordination d’isolement dans la connexion de modules de puissance
Contexte :
Ce stage se déroule au sein de l’équipe MDCE du Laplace, en lien direct avec un fabricant de bus-bar
pour l’électronique de puissance. Le sujet proposé associe des problématiques de contournement ou de
conduction en surface de matériaux isolants, de claquage dans l’air sur des distances millimétriques en
lien direct avec des aspects normatifs et/ou de fabrication auxquels un fabricant se retrouve
confronté.
Sujet :
Pour réduire les volumes et accroitre les puissances électriques transmises, la montée en tension des
équipements électriques est incontournable. Les modules de puissance suivent cette tendance et des
applications industrielles à forte puissance/forte tension voient le jour. La connexion de ces modules à
l’ensemble de la chaine de conversion s’effectue par le biais de bus-bar. La montée en tension associée
à la réduction des dimensions conduit à des phénomènes de conduction et de claquage en surface du
bus-bar ou dans d’éventuelles tranchées prévues pour allonger les distances inter électrodes. A cet
effet, des normes connues dans la littérature sous les vocables « clearance et creepage distances »
permettent en théorie, d’éviter ces effets particulièrement néfastes. La mise en pratique de ces
normes s’avère dans la pratique, peu fiable d’une part, et quasiment impossible à respecter d’autre
part.
Le sujet consiste donc à apporter une aide à la conception de bus-bars pour l’électronique de puissance
aptes à supporter des tensions élevées (typ. 6kV). La compréhension des phénomènes mis en jeu et une
critique des normes associées feront l’objet d’une première partie du travail qui devra déboucher sur
la définition d’une (ou des) géométrie(s), du choix des matériaux, de la disposition des connecteurs et
toute autre préconisation dans la réalisation de ces bus-bars. Des simulations pourront éventuellement
conforter les propositions. La réalisation et le test sur des objets représentatifs devront également
être menés pour valider au plus près les résultats des études menées.
Profil recherché :
Niveau Master 2 en Génie Électrique. Des connaissances en matériaux et dans le domaine des
décharges électriques constituent un plus, mais ne s’avèrent pas indispensables.
Responsable(s) :
Jean-Pascal CAMBRONNE : jean-pascal.cambronne@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 82 42
David MALEC : david.malec@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 62 60
Lieu du stage et conditions particulières :
Le stage se déroulera au Laboratoire LAPLACE, équipe MDCE, site UPS, en lien direct avec la société
MERSEN qui finance cette étude.
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Master 
Année 2015 / 2016
0ption :3 GEA / 3 EN
PFE

Commentaire : Commande Numérique des
Convertisseurs Statiques d’Énergie Électrique
Titre : Commande temps réel de convertisseurs à grand nombre d’interrupteurs
sur carte FPGA
Contexte :
Le défi de porter les technologies traditionnelles de conversion de l’énergie électrique, largement visitées et maîtrisées, aux
domaines des fortes puissances et de la très bonne qualité harmonique a grandement motivé le développement des dispositifs de
conversion multi-niveaux. Par ailleurs, les demandes en alimentation de charges plus complexes, polyphasées, déséquilibrées ou
non-linéaires et les demandes en fonctionnalités avancées comme le filtrage actif d’harmoniques ont conduit à l’apparition de
convertisseurs multi-bras, offrant en outre la possibilité d’agir directement sur le potentiel neutre des charges quand il est
disponible. Plus généralement, les structures multi-bras multi-niveaux, qui reposent sur l’association de plusieurs cellules de
commutation en série et/ou en parallèle, peuvent satisfaire un plus large panel d’applications grâce à leurs nombreux avantages
comparés aux structures basiques de convertisseurs statiques. Cependant, l’utilisation d’un plus grand nombre de cellules de
commutation induit une augmentation du nombre de variables de commande, et les approches électrotechniques ou géométriques
utilisées par les algorithmes classiques ne sont plus adaptées. De plus, les interrupteurs présents en surnombre apportent des
redondances fortes offrant davantage de degrés de liberté, et ceux-ci ne sont pas pleinement utilisés.
Une formulation algébrique du convertisseur faisant apparaître les notions de consignes, de ressources, et de contraintes
permet d’utiliser la célèbre méthodologie d’allocation de commande, très appréciée notamment dans les domaines de
l’aéronautique et de la marine, aux contraintes strictes. Dans le cadre d’une thèse menée au Laplace, il est actuellement
développé une méthode d’allocation appliquée à l’exemple de l’onduleur quatre bras deux niveaux, utilisé en outre pour générer un
système de tensions triphasées indépendantes. En traduisant le problème sous la forme d’un programme d’optimisation linéaire,
on peut le résoudre à l’aide de techniques performantes comme le célèbre algorithme du simplexe.
Sujet :
L’algorithme du simplexe est connu pour donner une solution optimale au problème en un temps fini. Malheureusement, le temps
de calcul dans le pire cas est aussi exponentiel en fonction de la taille du problème, même si l’on sait qu’en pratique, il y a une
convergence rapide au bout de quelques itérations. L’algorithme du simplexe est déjà appliqué pour la résolution des problèmes
d’allocation de commande dans les aéronefs à des fréquences de pilotage allant jusqu’à 400Hz. Pour un onduleur piloté à 10kHz,
il faut pouvoir garantir l’obtention d’une solution de commande dans le temps imparti. Les Field Programmable Gate Arrays
(FPGA) sont une solution de calcul rapide grâce à la possibilité de d’implémenter une logique câblée, hardware, par
programmation du composant.
Objectifs visés :
Implémentation de l’algorithme du simplexe sur une carte FPGA
Garantie de l’exécution de l’algorithme en « temps réel »
Optimisation de l’implémentation et application sur l’onduleur quatre bras deux niveaux
Application à l’onduleur multicellulaire
Profil recherché :
Idéalement, des connaissances en :
- Conversion statique
- Algèbre linéaire
- Optimisation continue
- Commande numérique, voire programmation des FPGA
Responsable(s) :
Jérémi RÉGNIER : regnier@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 60
Abdelkader BOUARFA : bouarfa@laplace.univ-tlse.fr, Doctorant, 05 34 32 24 02
Guillaume GATEAU : gateau@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 24 27
Lieu du stage et conditions particulières :
Laboratoire Laplace site ENSEEIHT, collaboration groupe CODIASE et groupe CS.
Le stage s’effectuera dans le cadre d’un travail de thèse fourni par le doctorant Abdelkader BOUARFA, codirigée par Pr.
Maurice FADEL, INPT-ENSEEIHT et Pr. Marc BODSON, University of Utah, USA.
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Master 
PFE

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Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Effet mémoire dans une Décharge à Barrière Diélectrique homogène à
pression atmosphérique
Contexte :
L’équipe Matériaux et Procédés Plasmas du LAPLACE étudie l’utilisation des Décharges à
Barrière Diélectrique (DBD) pour des applications de dépôts de couches minces. Des études ont
montré que la qualité de ces dépôts est directement dépendante de l’homogénéité de la
décharge. Or, à pression atmosphérique les DBD présentent naturellement un caractère
filamentaire et donc non homogène. Il est cependant possible dans certaines conditions
expérimentales (amplitude et fréquence de la tension appliquée, mélange gazeux, propriétés des
diélectriques, …) d’obtenir une décharge homogène similaire à celles réalisées à basse-pression. Ce
type de décharge présente donc de nombreux avantages du point de vue de l’application puisque
cela permet d’envisager un procédé de dépôts de couches minces directement implantable sur une
chaine de production en ligne.
Dans l’azote pur, des travaux antérieurs ont montré que l’obtention d’une décharge homogène est liée
à la présence de molécules métastables de l’azote N 2 (A) qui permettent d’avoir un effet
mémoire entre deux décharges successives. Par un mécanisme d’émission secondaire à la cathode, il
est ainsi possible d’ensemencer le gaz en électrons germes afin d’obtenir un claquage de Townsend.
Sujet :
L’objectif du stage sera d’étudier une DBD homogène à pression atmosphérique afin de mieux
comprendre les mécanismes à l’origine de l’effet mémoire nécessaire à l’obtention du régime
homogène. Pour cela, l’étude sera principalement axée sur deux conditions dans lesquelles une
décharge homogène peut être obtenue en l’absence de N 2 (A) : dans N 2 à basse fréquence (10 à
200 Hz) et dans l’Air.
Pour cela, la décharge sera étudiée à partir de mesures optiques (OES et imagerie rapide)
et électriques (tension, courant et mesure locale du courant dans la décharge). En fonction des
résultats obtenus, une technique de mesure in-situ de la charge de surface des diélectriques pourra
également être mise en place et utilisée.
Profil recherché :
Le candidat devra avoir des connaissances de bases sur les plasmas et un intérêt prononcé
pour le travail expérimental.
Ce stage pourra éventuellement déboucher sur une poursuite en thèse dans le cadre d’un projet ANR
international (en cours d’évaluation) entre le LAPLACE et le Leibniz Institute for Plasma Science and
Technology en Allemagne (Greifswald).
Responsable(s) :
Nicolas NAUDÉ (MCf UPS) : nicolas.naude@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 84 45
Nicolas GHERARDI (DR CNRS) : nicolas.gherardi@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 84 45
Lieu du stage et conditions particulières :
Laboratoire LAPLACE site UPS (bât. 3R3), Équipe Matériaux et Procédés Plasmas
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Master 
PFE
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Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Étude des phénomènes d’émission secondaire d’électrons à partir d’un
diélectrique chargé
Contexte :
L’étude des phénomènes d’émission secondaire d’électrons à partir d’un diélectrique, qu’il soit chargé
ou non, présente un intérêt fondamental dans le contexte général de compréhension et modélisation
des phénomènes électrostatiques des matériaux isolants et des propriétés de surface des isolants.
Ces phénomènes de surface, mal définis aujourd'hui, semblent jouer un rôle majeur dans le domaine
des plasmas obtenus à partir d’une décharge à barrière diélectrique (DBD), tout comme dans le bilan
de chargement des isolants en environnement spatial.
Sujet :
L’objectif principal est de développer des moyens expérimentaux permettant d'accéder à des
coefficients d'émission secondaire de matériaux isolants pour différentes formes d'excitation. Dans
le cadre du sujet proposé, des mesures de photoémission à partir d’un métal et d’un semi-conducteur
devront permettre de valider le banc d'essai ainsi que des procédures expérimentales. Des mesures
de photoconduction et d’émission secondaire d’un diélectrique chargé sous faisceau d’électrons seront
entreprises, l’état de charge du diélectrique pouvant également être étudié par des mesures de
charge d’espace adaptées à l’épaisseur du diélectrique étudié.
Mots clés: DBD, émission électronique secondaire, piégeage de charges
Profil recherché :
Le candidat recherché doit avoir une formation solide en physique avec un intérêt prononcé pour le
travail expérimental.
Responsable(s) :
Laurent BOUDOU : laurent.boudou@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 73 26
Nicolas GHERARDI : nicolas.gherardi@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 84 45
Lieu du stage et conditions particulières :
Le projet sera développé en collaboration entre les équipes MPP (Matériaux et Procédés Plasmas) et
DSF (Diélectriques Solides et Fiabilité) du Laplace.
Il sera réalisé dans le cadre et avec l'appui de l'Action Transversale 'Décharges Partielles', qui est
une action fédératrice tout récemment créée au sein du Laboratoire et qui vise à développer des
synergies entre métrologie des DPs d'une part et physique des interactions décharge/matériau.
Stage rémunéré aux conditions réglementaires.
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Master 
PFE

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Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Modulation Convertisseur Multicellulaires Parallèles
Contexte :
Dans le contexte des convertisseurs de puissance multiniveaux, le pilotage d’un nombre de plus en
plus important de cellule de commutation complexifie le système de contrôle. En particulier,
la fabrication d’un système de modulation fiable et optimal présente un vrai défi dès que le nombre de
cellule est supérieur à 3.
Sujet :
L'objectif sera de simuler la mise en parallèle de bras de hacheur par un coupleur magnétique.
L'accent sera mis sur le système de modulation et plus particulièrement sur la mise à jour des
rapports cycliques lorsque le système est régulé. En effet le changement de références de rapport
cyclique pour l'ensemble des phases (régulièrement déphasée) peut être perturbant pour les courants
différentiels ce qui sollicite les régulateurs de mode différentiel.
L'étude aura donc pour principal objectif le test et la mise au point de plusieurs stratégies de mise à
jour de ces rapports cycliques. On pourra démarrer l'étude par un convertisseur 2 cellules (ne posant
pas de problèmes à priori) puis passer à 3 et 4 cellules.
Il sera nécessaire de tester les algorithmes proposés sur une plateforme expérimentale pouvant
comporter jusqu’à 6 à 8 cellules en parallèle (400V-8x90A).
Profil recherché :
Le candidat devra avoir de solides connaissances en Électronique de puissance et en commande
numérique. La connaissance des convertisseurs de puissance multiniveaux sera un vrai plus pour
l’étude.
Responsable(s) :
Guillaume GATEAU : guillaume.gateau@laplace.univ tlse.fr, 05 34 32 24 27
Clément GARREAU : garreau@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 24 65
Lieu du stage et conditions particulières :
Laplace Site N7 Ŕ Groupe CS (Convertisseurs Statiques)
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Master 
PFE
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Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Couplage éléments finis de volume et de frontière pour la résolution
rapide de problèmes électromagnétiques avec prise en compte des courants de
Foucault.
Contexte :
Un code de calcul basé sur le couplage FEM/BEM a été développé pendant les stages de MASTER d’I.
Lakoande (2013) et I. Bendhia (2014) sur des problèmes 2D canoniques. En parallèle avec les travaux
développés à l'IRIT, on se propose d'étendre ces outils en 3D.
L'utilisation de ces techniques de couplage permet à précision de calcul équivalente :
 de ne jamais mailler les grands volumes de matériaux homogènes (principalement l'air dans les
applications envisagés).
 de ne jamais mailler les conducteurs non magnétiques (tels les alimentations en cuivre) où
l'effet de peau apparaît.
Cela doit conduire à des modèles numériques plus légers, donc plus aptes à être utilisés pour
l'optimisation de structures telle que menée dans les équipe CS et GREM3.
Sujet :
Le stagiaire prendra en main les outils à disposition et validera le code sur un problème couplé, le
dimensionnement de composants magnétiques simples, puis poursuivra les développements. Il viendra
en soutien à un doctorant travaillant sur le sujet au sein du GRE.
Profil recherché :
Master 2 ou élève ingénieur Mathématiques appliquées ou Électrotechnique motivé par les méthodes
numériques.
Connaissance (fortement) recommandée :
Fortran.
Responsable(s) :
Ronan PERRUSSEL (LAPLACE-GRE) : perrussel@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 89
Jean-René POIRIER (LAPLACE-GRE) : poirier@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 81
Yvan LEFÈVRE (LAPLACE-GREM3) : Yvan.Lefevre@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 68
Emmanuel SARRAUTE (LAPLACE-CS) : Emmanuel.Sarraute@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 24 30
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE (INPT, bât. E).
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Master 
PFE

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Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Validation de l'apport des méthodes d'équations
modélisation de dispositif de type « plasma bullets ».
intégrales
à
la
Contexte :
Le GRE développe des outils numériques basés sur des méthodes d'équations intégrales pour la
résolution de problèmes en électromagnétisme hautes et basses fréquences. Ces outils facilitent
notamment la compte de grand volumes homogènes ou le traitement de problèmes en espace libre. Il
est ainsi pertinent de les utiliser dans des problèmes avec une zone active de petite dimension et de
les coupler alors avec des schémas numériques adaptés au traitement de la zone active.
En collaboration avec GREPHE, nous souhaiterions appliquer cette approche à un problème typique de
plasma dans lequel les conditions aux limites sont loin de la zone active du plasma et où l’on souhaite
mailler uniquement la région active. Un bon exemple est celui des « plasmas bullets » générés dans un
jet d’hélium dans l’air à pression atmosphérique. Il s’agit d’ondes d’ionisation guidées par le canal
d’hélium (plus facilement ionisable que l’air) et correspondant à une décharge entre le plasma créé par
une impulsion de tension en sortie du jet d’hélium, et la masse environnante.
Sujet :
Le stagiaire devra tout d'abord prendre en main les outils existants, méthode d'équation intégrales de
frontière pour l'électrostatique et méthodes semi-implicite couplant équation de Poisson et de
transport pour la description du dispositif "plasma bullets". Dans un second temps, il s'agira de
formaliser le couplage des deux méthodes, d'implémenter et de valider sur une configuration
canonique. Des comparaisons seront effectuées avec les approches existantes.
Profil recherché :
Master 2 ou élève ingénieur mathématiques appliquées ou profil EEA avec un goût affirmé pour les
méthodes numériques.
Connaissance (fortement) recommandée :
Fortran.
Responsable(s) :
Ronan PERRUSSEL (LAPLACE-GRE) : perrussel@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 89
Jean-René POIRIER (LAPLACE-GRE) : poirier@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 81
Jean-Pierre BŒUF (LAPLACE-GREPHE) : jean-pierre.boeuf@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 68 60
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE (INPT, bât. E).
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Master 
PFE
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Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Fabrication et caractérisation de couches barrières d’encapsulation pour
l’électronique organique et l’électronique de puissance
Contexte :
Dans le cadre de ses activités sur l’électronique organique, l’équipe de recherche Lumière et Matière développe
des composants comme des diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) sur divers types de substrats (verre,
polymères). Il est nécessaire de protéger les couches organiques de ce genre de dispositif par une couche
barrière afin d’éviter leur dégradation par l’eau et l’oxygène. Cette problématique de couche barrière
performante existe aussi pour les applications de l ‘électronique de puissance.
Des résultats ont montré qu’une superposition de couche organique et inorganique formant ainsi une structure
hybride multicouche permettait d’obtenir une barrière suffisamment efficace, préservant ainsi la durée de vie
des composants électroniques.
Néanmoins la mise au point de ce genre de couche barrière n’est pas aisée car elle nécessite la maîtrise de
différents facteurs comme la nature des couches à empiler, leurs épaisseurs respectives, leurs nombres, et leurs
qualités.
L’utilisation du parylène avec un matériau inorganique de type Al2O3 ou SiO2 semble être approprié, de part leurs
propriétés mécaniques, thermiques, électriques et optiques pour réaliser des couches barrières performantes.
Sujet :
Il est proposé au stagiaire de réaliser et de caractériser ce genre de structure. En ce qui concerne la réalisation
des dépôts, le stagiaire devra utiliser des techniques de PVD (Physical Vapor Deposition) et de CVD (Chemical
Vapor Deposition). Dans un premier temps, il s’attachera à réaliser des monocouches de matériau organique et
inorganique de façon à évaluer l’impact des paramètres de dépôts sur la qualité des couches (température du
substrat, vitesse de dépôt, traitements de surface…). Dans un deuxième temps, le stagiaire réalisera une
structure multicouche hybride qu’il caractérisera à l’aide d’un test appelé test calcium qui a déjà été mis au point
dans l’équipe Lumière et Matière. Ce test permet de quantifier de façon très précise la perméabilité à l’eau et à
l’oxygène de la couche barrière réalisée et repose sur une mesure de résistivité. Les échantillons réalisés seront
soumis à des contraintes thermiques et d’humidités de façon à accélérer le vieillissement.
Profil recherché :
Il est souhaitable que le candidat ait des connaissances dans au moins un de ces domaines : Électronique
organique, dépôt de couche mince, matériaux pour le génie électrique, outils de caractérisations métrologie.
Responsable(s) :
David BUSO (LM) : david.buso@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 65 06
Vincent BLEY (MDCE-3DPHI) : vincent.bley@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 89 38
Lieu du stage et conditions particulières :
Le stage se déroulera au laboratoire LAPLACE sur le site de l’université Paul Sabatier.
Le stage pourra le cas échéant se prolonger par une thèse de doctorat.
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Master 
PFE
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Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Caractérisation de matériaux ferroélectriques en vue de leur utilisation
comme diélectrique de grille dans une structure transistor organique à effet de
champs
Contexte :
Dans le cadre de ses activités sur l’électronique organique, l’équipe de recherche Lumière et Matière
développe des transistors organiques émetteurs de lumière (OLETs) sur divers types de substrat
(verre, polymères). Ces composants opèrent généralement à des tensions relativement élevées (environ
une centaine de volt) ce qui limite leurs champs d’application. Les diélectriques les plus utilisés sont
généralement des polymères thermoplastiques de type poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA). Ce
type de polymère a la particularité d’être relativement simple à mettre en œuvre. Néanmoins sa
permittivité diélectrique reste relativement faible par rapport à d’autres types de matériaux,
notamment celles de certains matériaux ferroélectriques qui font l’objet de cette étude : les
copolymères de type vinylidene fluoride-trifluoroethylene (PVDF-TrFE) et les terpolymères de type
PVDF-TrFE-CFE (ChloroFluoroEthylene). Des mesures préliminaires ont montré que les propriétés
électriques de ce type de matériau étaient tout à fait adaptées à l’application visée. Par contre, ces
mesures ont également montré que les propriétés de surface de ces matériaux dépendaient fortement
de la technique de dépôt.
Sujet :
Il est proposé au stagiaire de réaliser et de caractériser des couches minces de copolymères de type
vinylidene fluoride- trifluoroethylene (PVDF-TrFE) et les terpolymères de type PVDF-TrFE-CFE
(ChloroFluoroEthylene). Il s’agira notamment d’évaluer l’influence du recuit et des paramètres de
dépôts sur les propriétés électriques et de surface. On s’attachera également à déterminer si des
mélanges et/ou des structures multicouches entre PMMA et matériaux ferroélectriques présentent
un intérêt pour obtenir un compromis entre les bonnes propriétés électriques des matériaux
ferroélectriques et la qualité des états de surface obtenus avec du PMMA.
Une fois les conditions optimales déterminées, le stagiaire intègrera dans un deuxième temps ces
couches dans une structure transistor qui sera caractérisée électriquement.
Profil recherché :
Il est souhaitable que le candidat ait des connaissances dans au moins un de ces domaines :
Électronique organique, Dépôt de couche mince, matériaux pour le génie électrique.
Responsable(s) :
David BUSO : david.buso@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 65 06
Lieu du stage et conditions particulières :
Le stage se déroulera au laboratoire LAPLACE sur le site de l’université Paul Sabatier. Le
stage pourra le cas échéant se prolonger par une thèse de doctorat.
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Master 
PFE

0ption : Génie Électrique
Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Actionneur MHD pour SCAO
Contexte :
Depuis 2010 de précédentes études réalisées dans le cadre des RT CNES et d’un travail de thèse de
financement CNES/DGA a permis d’élaborer des modèles analytique 1D et numérique 2D
axisymétrique d’un actionneur magnétohydrodynamique (MHD). Ces actionneurs, présentent un volant
d’inertie fluidique sous forme d’un canal torique, dans lequel un métal liquide conducteur et à fort
potentiel inertiel est mis en mouvement sous l’effet d’une force électromagnétique (force de
Lorentz/Laplace). Un prototype de faisabilité a été construit montrant l’intérêt pour ce type
d’actionneur pour une application SCAO de précision. Un deuxième actionneur de test, sur lequel un
capteur de vitesse électromagnétique a été monté, a permis de mesurer la vitesse du fluide et de
faire les premières caractérisations statiques et dynamiques de ce type d’actionneur.
Sujet :
Le sujet de thèse proposé consiste à la mise au point de la commande d’un actionneur MHD à induction
qui sera conçu et réalisé dans une RT proposée et menée par le LAPLACE en parallèle à la thèse.
Le comportement statique et dynamique de l’actionneur sera étudié expérimentalement sous
différentes sollicitations
Ces test expérimentaux permettront la mise au point d’un modèle comportemental de l’actionneur pour
simuler son fonctionnement.
Profil recherché :
Le candidat devra présenter des compétences générales en Génie Electrique et autant d’intérêt pour
l’expérimentation que pour la simulation numérique.
Responsable(s) :
Yvan LEFÈVRE : Yvan.Lefevre@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 68
Lieu du stage et conditions particulières :
Laboratoire LAPLACE Ŕ site ENSEEIHT, 2 rue Charles Camichel 31000 Toulouse
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Master 
PFE

0ption : ………………………………………………
Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Dimensionnement et conception d’un circuit magnétique adapté à l’étude
du concept des propulseurs de Hall double étage
Contexte :
Le propulseur de Hall est un propulseur plasma pour satellite, principalement utilisé à l’heure actuelle pour le maintien en poste
des satellites géostationnaires. Ce type de moteur utilise un champ magnétique dont le rôle est de limiter le transport des
électrons depuis la cathode vers l’anode conduisant à la formation d’une région à fort champ électrique. Ce fort champ
électrique permet (1) l’ionisation du gaz et (2) l’accélération des ions vers l’extérieur du propulseur permettant la poussée.
L’ionisation du gaz et l’accélération des ions sont très fortement couplées, ce qui ne permet pas de contrôler indépendamment
poussée et impulsion spécifique.
La meilleure manière d’atteindre cet objectif est de séparer l’ionisation du gaz de l’accélération des ions en concevant une
source double étage comprenant un étage d’ionisation et un étage d’accélération. De nombreuses tentatives pour concevoir des
sources d’ions efficaces en séparant l’ionisation de l’accélération ont été faites ou sont actuellement en cours mais jusqu’à
maintenant le succès reste mitigé. Une approche purement ingénierie a été préférée et aucune analyse claire et détaillée sur les
mécanismes physiques contrôlant l’extraction des ions n’a été jusqu’à maintenant proposée.
Le projet soutenu par le CNES consiste à concevoir une enceinte expérimentale afin d’étudier le concept de double étage des
propulseurs de Hall. L’utilisation d’une source plasma magnétisée permettra d’augmenter l’efficacité d’ionisation. L’ajout d’un
circuit magnétique (cusps) autour de l’étage d’ionisation sera envisagé afin de limiter les pertes des espèces chargées aux parois
et ainsi d’optimiser son fonctionnement. Une configuration magnétique flexible, à l’image de celle utilisée dans les propulseurs
simple étage, sera également nécessaire pour l’étage d’accélération. Le contrôle de la topologie magnétique de chacun de ces
éléments (et le raccordement magnétique) sera déterminant pour le fonctionnement du propulseur, notamment pour guider
efficacement les ions au travers du canal d’accélération.
Sujet :
Le sujet du stage portera sur le dimensionnement et le design du circuit magnétique de l’étage d’accélération. Ce circuit
magnétique flexible permettra de générer la topologie magnétique adéquate à l’accélération des ions depuis la zone d’ionisation
vers la sortie du propulseur. Le raccordement magnétique avec les deux autres configurations magnétiques localisées dans la
source d’ionisation devra être pris en compte.
Le travail consistera dans un premier temps à définir un premier circuit magnétique (relativement simple) qui permette
globalement la génération des lignes de champs attendues. Ce circuit sera étudié précisément sous environnement FEMM. Dans
un second temps ce circuit sera codé sous Maltab afin de permettre une optimisation paramétrique permettant d’affiner la
topologie du champ magnétique et d’atteindre précisément l’objectif fixé. Une fois le dimensionnement et le design effectués,
le circuit magnétique sera réalisé et testé sur un banc d’acquisition automatisé.
Profil recherché :
L’étudiant recherché doit avoir de bonnes bases en électromagnétisme et des notions en optimisation.
Si possible il a déjà acquis quelques compétences sur matlab.
Responsable(s) :
Carole HÉNAUX : carole.henaux@laplace.univ-tlse, 05 34 32 23 76
Alberto ROSSI : arossi@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 27 08
Dominique HARRIBEY : harribey@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 66
Lieu du stage et conditions particulières :
Laboratoire Laplace, site ENSEEIHT
25
Master 
PFE

0ption : Génie Électrique
Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Caractérisation physique et expérimentale des effets HF dans les
machines électriques
Contexte :
Dans la thématique des systèmes électriques embarqués, l’augmentation des fréquences électriques de
fonctionnement constitue une solution très attractive en termes de puissance massique (réduction de 50% de la
masse en perspective) à tous les niveaux de la chaine de conversion électromécanique considérée. Cependant
cette augmentation significative des fréquences électriques s’accompagne de problématiques EMC dont les
verrous scientifiques restent difficiles à lever. Les perturbations émises et conduites issus des courants HF sont
susceptibles d’apparaître tout au long de la chaîne de conversion. Ces niveaux de perturbations peuvent d’une part,
être incompatibles avec les spécifications aéronautiques ou spatiales et d’autre part conduire à un vieillissement
prématuré des éléments constitutifs (pertes diélectriques élevées et ruptures diélectriques locales dans les
isolants, pertes et échauffement dans les matériaux magnétiques, etc.). L’évaluation et la minimisation de ces
niveaux de perturbations devient donc maintenant incontournable. Dans ce contexte, il est nécessaire de
développer des modèles valables en HF et tenant compte des contraintes environnementales spécifiques. La
modélisation des câbles par la méthode TLM, Transmission Line Method, peut apporter en partie des réponses,
cependant la relative méconnaissance du comportement HF des convertisseurs statiques et électromécaniques
constitue encore une problématique. Pour les convertisseurs électromécaniques, une meilleure connaissance des
contraintes électriques dans leurs bobinages permettra un meilleur dimensionnement de l’isolation électrique
visant à limiter le risque d’apparition de décharges partielles.
Sujet :
Le sujet proposé se focalisera sur la problématique de la machine et plus particulièrement du bobinage encastré
dans une armature encochée. Il s’agira en effet, sur les hypothèses TEM (Transverse Electric Mode), d’étudier la
possibilité d’appliquer les modèles TLM sur les enroulements d’une machine. Dans cette optique on se propose
d’établir une première modélisation sur une maquette élémentaire permettant l’étude de bobinages très simples.
La caractérisation HF par étude expérimentale au moyen d’un analyseur d’impédance combinée à des simulations
numériques par éléments finis seront exploitées afin de dégager et de valider des règles de définition des
différentes matrices d’impédances à générer dans le cadre d’une modélisation TLM.
Ce stage s’effectue dans le cadre d’une collaboration entre deux groupes de recherche du laboratoire Laplace à
savoir le groupe MDCE dont une des thématiques phare est l’étude des isolants électriques solides et le groupe
GREM3 spécialisé dans la conception optimisée de systèmes électromécaniques dans le cadre de l’Action
transversale ‘Décharges partielles en Génie Electrique’.
Profil recherché :
Le candidat devra présenter des compétences générales en Génie Electrique et autant d’intérêt pour
l’expérimentation que pour la simulation numérique.
Responsable(s) :
Yvan LEFÈVRE : Yvan.Lefevre@laplace.univ-tlse.fr : 05 34 32 23 68
David MALEC : David.malec@laplace.univ-tlse.fr : 05 61 55 62 60
Carole HÉNAUX : Carole.henaux@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 76
Lieu du stage et conditions particulières :
Laboratoire LAPLACE Ŕ site ENSEEIHT
2 rue Charles Camichel 31071 Toulouse
26
Master 
PFE
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0ption : ………………………………………………
Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Alimentation en courant pulsé d'un dispositif à jet plasma
Contexte :
Au cours des dernières années, de nombreux travaux de recherches ont démontré une grande variété
d’applications intéressantes des jets de plasmas froids hors équilibre à la pression atmosphérique,
dans les domaines de la stérilisation, la décontamination et l’ingénierie des tissus et biomatériaux, la
médecine (domaine d’activité de l’équipe PRHE).
Les jets de plasma sont des dispositifs très utiles pour les traitements, surtout in-vivo dans lesquels
on ne peut pas amener l’objet à traiter entre un espace inter-électrodes en raison du risque
d’électrocution. De plus, les jets plasma permettent, en fonction des paramètres expérimentaux, de
limiter ou d’éliminer la présence de certaines espèces énergétiques chargées, susceptibles d’être un
inconvénient pour le traitement recherché.
Sujet :
L’optimisation du traitement par jet de plasma pour les applications biomédicales
passe
obligatoirement par l’étude des alimentations électriques qui sont un élément primordial dans la chaine
couplant Alimentation-Plasma-Application.
L’un des verrous scientifiques à lever est l’optimisation du couplage source d’alimentation électrique et
réacteur plasma en vue d’augmenter l'efficacité du transfert d'énergie induisant une meilleure
production d’espèces actives par les décharges et la capacité de réglage fin de la puissance électrique
injectée dans le plasma.
L’objectif du projet est donc d’étudier, dans le cadre de l’action transversale OSDP (Optimisation
Source Décharges Procédés) du laboratoire LAPLACE, le comportement électrique d’un jet de plasma
DBD alimenté par des alimentations électriques en courants pulsés, étudiées au sein du groupe
GENESYS (thèses de D. Florez, X. Bonnin, masters de P. Ngotta et A. Boukhadoum).
Responsable(s) :
Nofel MERBAHI (PRHE) : nofel.merbahi@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 75 90
Hubert PIQUET (GENESYS) : Hubert.Piquet@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 24 17
Lieu du stage et conditions particulières :
Laboratoire LAPLACE Ŕ site ENSEEIHT, 2 rue Charles Camichel 31071 Toulouse
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Master 
PFE
0ption : EEA CESE

Commentaire : GEA - TAEE
Année 2015 / 2016
Titre : Étude des pertes par commutation des nouveaux composants GaN 650V
Contexte :
L’augmentation de la densité de puissance et de l’efficacité des convertisseurs de puissance passe,
obligatoirement, par l’utilisation des nouveaux matériaux et composants actives. Les transistors à base de Nitrure
de Gallium (GaN), qui font partie des composants dits « Grand Gap », ont été récemment introduit dans le marché
et montrent des caractéristiques bien supérieurs à celles des transistors ordinaires à base de Silicium. Par
contre, les pertes par commutation de ces nouveaux composants ne sont pas toujours données dans les
datasheets, en plus, elles dépendent de l'environnement dans lequel les commutateurs sont insérés, en particulier
des inductances parasites dans les différentes boucles liées à ces composants.
L’objectif de ce stage est de comprendre le fonctionnement, mesurer et modéliser les pertes par commutation
des nouveaux composants GaN 650V de « Gan Systems » avec leur nouveau packaging qui permet un meilleur
refroidissement et un courant de fonctionnement plus élevé pour une conversion d’énergie très efficace.
Sujet :
Le déroulement de l'étude s’effectuera en quatre étapes successives :
1/ Design PCB : développer une ou plusieurs cartes de mesure qui permet d’étudier les composants GaN afin de
leurs commander et commuter sous différentes conditions de fonctionnements. Cette étape comprendre le
schématique, design et routage de ces cartes avec un logiciel de design PCB comme Altium ou Cadence.
2/ Choisir un system de refroidissement du composant GaN : ces composants disposent d'une nouvelle technologie
de refroidissement (top-side ou bottom-side) qui permet au dispositif d'être refroidi à l'aide d’un dissipateur de
chaleur classique ou d’autres techniques de refroidissement. Ce système de refroidissement pourra être choisi et
dimensionné pour un meilleur fonctionnement du composant.
3/ Mesurer les pertes avec une méthode non-conventionnelle : mesure des pertes par commutation avec la «
méthode d’opposition » dédiée aux transistors rapides et ayant plusieurs avantages par rapport à la méthode
conventionnelle donc une meilleure précision.
4/ Etude/modèle des pertes pour les diffèrent modes de fonctionnement : les pertes par commutation varient
avec différent paramètres comme la tension, courant, tension de grille, résistance de grille, temps mort,
capacités parasites et etc... un modèle ou un outil de calcul des pertes prenant en compte tous ces paramètres
comme entrées pour déterminer les pertes aux différents points de fonctionnement sont envisagées.
Profil recherché :
L’étudiant doit savoir faire des calculs en utilisant des logiciels tels qu’EXCEL ou MATLAB. Il est souhaitable qu’il
connaisse les logiciels Altium ou Cadence (ou un autre outil de design PCB). Il doit être intéressé par des travaux
expérimentaux dans les domaines de l’électronique de puissance. Surtout, le candidat doit être motivé pour faire
un travail sérieux.
Responsable(s) :
Alaa HILAL : hilal@laplace.univ-tlse.fr : 05 34 32 24 65
Thierry MEYNARD : Thierry.Meynard@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 24 19
Lieu du stage et conditions particulières :
Laboratoire LAPLACE site ENSEEIHT (Salle de stagiaires ; Salle de manip - E521)
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Master 
PFE
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0ption : ………………………………………………
Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Vers des électrodes actives pour l'homogénéisation de la décharge
dans une DBD
Contexte :
Les Décharges à Barrières Diélectriques (DBD) sont des dispositifs capables de générer des plasmas
froids à la pression atmosphérique. Dans la plupart des cas filamentaire, il est possible sous certaines
conditions d’obtenir une décharge homogène, rendant ces dispositifs attractifs pour des applications
de dépôts de couches minces ou de traitements de surfaces. Les générateurs de type « source de
courant pulsée » étudiés depuis plusieurs années au LAPLACE (GENESYS, MPP) ont montré leur
intérêt pour contribuer à l’homogénéisation de la décharge (réduction du « Toff » d’extinction de la
décharge et augmentation de l’effet mémoire d’une impulsion de courant à la suivante).
Nous proposons aujourd’hui de considérer des électrodes pour décharges DBD (céramiques
recouvertes d’une métallisation) dotées d’une structure fractionnée, délimitant des secteurs de
surface identiques, susceptibles d’être alimentées séparément. En agissant sur l’injection du courant
dans chacun des secteurs, nous escomptons avoir la même densité de courant dans la décharge à
l’échelle macroscopique correspondant aux dimensions de ces secteurs.
Sujet :
L’alimentation en énergie du dispositif DBD sera réalisée à l’aide d’un générateur contrôlé en courant,
doté d’un transformateur haute tension optimisé, spécifiquement conçu pour permettre une maîtrise
aussi effective que possible du courant total (très faibles capacités parasites au niveau de l’étage
haute tension).
Nous étudierons ensuite l’utilisation de dispositifs magnétiques coupleurs en vue de « forcer » les
intensités locales à présenter des valeurs équilibrées. Les performances des différentes solutions de
couplage envisageables (couplage des secteurs « deux à deux » ou couplage global de l’ensemble des
secteurs) seront comparées et l’homogénéité de la décharge sera évaluée par des mesures de courant
dans chacun des secteurs (des dispositifs de ce type ont été expérimentés sur les réacteurs DBD de
l’équipe MPP).
Responsable(s) :
Antoine BELINGER (MPP-GENESYS) : antoine.belinger@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 84 53
Hubert PIQUET (GENESYS) : Hubert.Piquet@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 24 17
Lieu du stage et conditions particulières :
Laboratoire LAPLACE site N7
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Master 
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0ption : ………………………………………………
Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Master project proposal : Techno-economic optimization a renewable
energy power plant in island networks
Background
The integration of renewable energy sources in island networks is of great concern because of the
absence of extended, robust and interconnected electric infrastructures. Mature and well
established technologies, such as wind and solar power, are stochastic by nature, thus limiting the
amount of installed power available from these sources in order to avoid stability problems. Energy
storage systems are a solution to cope with the intermittent character of renewable sources and to
allow a high penetration rate of renewable energies beyond the limitation of 30%. Within this context
the Insul’Grid project aims at developing a hybrid renewable energy kit combining several renewable
sources and various types of storage devices. The goal is to achieve an installed power capacity
between 5 and 30 MW. The installation should be capable of managing in real-time, the produced
power from the sources and the storage devices, in order to ensure a good quality power delivery
service. The power delivery planning for a given day should be sent to the network operator a day
ahead. The energy management system of the hybrid plant should be able to guarantee the
commitment imposed by the day-ahead planning in order to avoid penalties from the network operator.
This kind of restrictions imposes that the energy management should be precise, but also that the
storage system should be properly sized to guarantee the power commitment under uncertain
stochastic power production from renewable sources.
Research aims and objectives
The Master project consists in investigating a power plant composed of solar PV and wind power
sources coupled with a H2/O2 storage and Li-ion batteries. For that purpose, a global power flow
model of the system has been developed integrating economic features. In particular, this model
includes the aging characteristics and the computation of the entire life-cycle cost of the storage
devices. The work will focus on the optimal design of the power plant components and on the energy
management of power flows integrating fast and long term variations of renewables sources and load
demand.
Surpervisors :
David HERNANDEZ TORRES : david.hernandez@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 24 15
Bruno SARENI : sareni@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 61
Xavier ROBOAM : roboam@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 24 22
Location :
ENSEEIHT/ LAPLACE Ŕ GENESYS team
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Master 
PFE

0ption : ………………………………………………
Commentaire : ………………………………….
Année 2015 / 2016
Titre : Analyse des résultats expérimentaux d’un banc de tests de pile à
combustible / Électrolyseur à Oxydes Solides
Contexte :
Dans un paysage énergétique renouvelé, l’hydrogène pourrait permettre d’optimiser une pénétration
massive des énergies renouvelables, véritable espoir pour un développement durable. En effet,
l’hydrogène est un vecteur énergétique propre pour le stockage des énergies renouvelables offrant
une solution de stockage massif. La « Batterie Hydrogène », association d’un électrolyseur, d’une Pile
à Combustible (PAC) et d’un stockage de gaz, pourrait ainsi assurer cette fonction
stockage/déstockage de l’énergie électrique renouvelable via l’hydrogène.
Contrairement à la technologie PEM (Membranes Echangeuses de Protons) fonctionnant à basse
température (typiquement 80°C) pour laquelle il est difficile d’envisager un composant unique
réversible, la technologie à Oxydes Solides (SO) fonctionnant à haute température (typiquement
800°C) pourrait le permettre. Ainsi il serait possible d’envisager une batterie H 2 (du mode PAC vers le
mode Electrolyseur ou inversement) avec un composant unique de type SO.
Sujet :
L’objectif du stage est de participer à des campagnes d’essais expérimentaux sur un banc de tests de
pile à combustible à oxydes solides au sein du groupe GENESYS du laboratoire Laplace. Les résultats
expérimentaux doivent être analysés et confrontés à un travail antérieur de modélisation de la pile
SO.
Profil recherché :
Etudiant niveau Master, 3ème année GEA
Responsable(s) :
Amine JAAFAR (MCF-N7) : amine.jaafar@laplace.univ-tlse.fr , 05 34 32 23 79
Christophe TURPIN (CR-CNRS) : christophe.turpin@laplace.univ-tlse.fr , 05 34 32 24 08
Lieu du stage et conditions particulières :
Laboratoire Plasma et Conversion d’Energie (LAPLACE), site ENSEEIHT, 2 rue Charles Camichel
31071 Toulouse.
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