Concours CPGE 2024 – CCINP - Épreuve de Modélisation et d’Ingénierie numérique - Filière PSI - Étude d’un correcteur de facteur de puissance

Le réseau électrique permet l’acheminement de l’énergie électrique des sites de production (centrales nucléaires, barrages hydroélectriques, parcs éoliens…) vers les consommateurs. Cet acheminement engendre des pertes d’énergie dites pertes en ligne qu’il convient de minimiser. Dans la partie I de ce sujet, nous étudions le redresseur dit à capacité en tête qui est mis en œuvre dans de nombreux appareils électriques alimentés par le réseau électrique, mais qui ne permet pas de minimiser les pertes en ligne. Dans la partie II, un convertisseur statique, appelé correcteur de facteur de puissance, est étudié. Lorsqu’il est intercalé entre le réseau et une installation électrique domestique, il minimise les pertes en ligne. Enfin, dans la partie III, une stratégie de commande du correcteur de facteur de puissance est élaborée par Intelligence Artificielle (IA) dans le but de trouver un compromis entre la minimisation des pertes en ligne et la minimisation des pertes au sein du convertisseur. Un formulaire et un recueil de fonctions du langage Python sont fournis en annexes au sujet.

Partie I – Redresseur à capacité en tête

I.1 – Présentation du montage

I.2 – Spectre du courant de ligne

I.3 – Puissance moyenne fournie par le réseau

I.4 – Modélisation du réseau

I.5 – Pertes en ligne

Partie II – Correcteur de facteur de puissance

II.1 – Hacheur survolteur

II.2 – Principe du correcteur de facteur de puissance et commande du transistor

II.3 – Mise en œuvre

II.4 – Dissipation thermique dans le transistor

Partie III – Contrôle du correcteur de facteur de puissance par Intelligence Artificielle

III.1 – Présentation du problème

III.2 – Contrôle du paramètre Delta avec un réseau de neurones

III.3 – Définition du perceptron

III.4 – Phase d’inférence

III.5 – Rétropropagation

III.6 – Analyse des résultats

Le sujet et le corrigé de cette épreuve sont également disponibles sur le site de l’UPSTI (Union des Professeurs de Sciences et Techniques Industrielles) :

https://www.upsti.fr/espace-etudiants/annales-de-concours