Titre : | Gestion de l’énergie pour une chaîne multi-sources |
Auteurs : | Messaoud Mohammedi, Auteur ; Abdenacer Aboubou, Auteur |
Type de document : | Monographie imprimée |
Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2016 |
Note générale : |
Pile à combustible, Batterie, Supercondensateurs, Commande basée sur
la passivité, Assignation de l’interconnexion et de l’amortissement, Système Hamiltonien commandé par ports, Logique floue, Système hybride. |
Langues: | Français |
Langues originales: | Français |
Résumé : |
Les piles à combustible (FCs) sont une bonne alternative pour l’utilisation de
l’énergie propre dans la plupart des applications résidentielles et industrielles. Cependant, elles sont caractérisées par une dynamique lente et la difficulté à répondre aux changements brusques des charges. Ceci a conduit à souvent les associer à une ou plusieurs sources de puissance à dynamique rapide, telles que les supercondensateurs (SCs) ou les batteries. Dans ce manuscrit, nous étudions différents systèmes hybrides (FC/SC, FC/Batterie et FC/Batterie/SC) utilisant un FC en tant que source principale, un bus continu, des supercondensateurs et/ou batteries comme des sources d’alimentation auxiliaires. Ces systèmes sont modélisés par des équations dans l’espace d’état. La gestion de l’énergie est effectuée par l’utilisation d’un contrôleur flou (FLC) pour déterminer les courants de références désirés des supercondensateurs et/ou la batterie. Les systèmes seront commandés par un contrôleur basé sur la passivité. Ce contrôleur a pour but de forcer les courants de suivre leurs références. La commande basée sur la passivité (PBC) est une technique non linéaire très puissante, qui traite des informations importantes des systèmes telles que l’énergie totale. La preuve de stabilité et les résultats de simulation sont donnés. |
Sommaire : |
Introduction Générale 1
1 État de l’Art sur : les Véhicules Hybrides et la Gestion de l’Énergie 6 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2 Différentes configurations des véhicules hybrides . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.1 Véhicules électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.2 Véhicules hybrides à pile à combustible . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2.3 Véhicules électriques hybrides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2.4 Degrés d’hybridation des véhicules électriques hybrides . . . . . . . 10 1.3 Stratégies de la gestion de l’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3.1 Stratégies On/Off-line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3.2 Stratégies à base Optimisation/Règles . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.4 Stabilités des systèmes non linéaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.4.1 Stabilité au sens de Lyapunov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.4.2 Fonction de Lyapunov quadratique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.4.3 Fonction de Lyapunov non quadratique . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 Description, Modélisation et Hybridation des Sources : Pile à Combustible, Batterie et Supercondensateur 21 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.2 Pile à combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.2.1 Principe de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.2.2 Types de piles à combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.2.3 Pile à combustible de type PEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.3 Éléments de stockage de l’énergie électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.3.1 Batteries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.2 Supercondensateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 i 2.4 Structure d’un système électrique hybride . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.5 Association batterie/supercondensateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.5.1 Topologie en cascade avec un convertisseur DC/DC . . . . . . . . . 36 2.5.2 Topologie en cascade avec deux convertisseurs DC/DC . . . . . . . 37 2.5.3 Topologie parallèle avec deux convertisseurs DC/DC . . . . . . . . 37 2.6 Hybridation de FC/SC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.6.1 Équations du système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.7 Hybridation de FC/Batterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.8 Hybridation de Batterie/SC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.9 Hybridation de FC/Batterie/SC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 2.10 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3 Représentation Hamiltonienne par Ports et Commande par Passivité 52 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.2 Équations d’Euler-Lagrange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.3 Vers la représentation par ports des systèmes hamiltoniens . . . . . . . . . 54 3.3.1 Exemple démonstratif : système masse-ressort . . . . . . . . . . . . 54 3.3.2 Structure de Dirac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.4 Systèmes dissipatifs et passifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3.5 Commande basée sur la passivité des systèmes hamiltoniens représentés par ports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 3.5.1 Passivité standard et balance d’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.5.2 Commande par injection d’amortissements . . . . . . . . . . . . . . 66 3.5.3 Commande par interconnexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 3.5.4 Assignation d’interconnexion et d’amortissement IDA-PBC . . . . . 68 3.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4 Gestion de l’Énergie des Sources Hybrides par Logique Floue et PBC 71 4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 4.2 Contrôle par la logique floue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 4.2.1 Interface de fuzzification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 4.2.2 Base de règles du système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 4.2.3 Machine d’inférence floue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 4.2.4 Interface de défuzzification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 4.3 Gestion de l’énergie de la source hybride FC/SC sans filtre . . . . . . . . . 74 4.3.1 Fonction d’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 4.3.2 Représentation PCH du système bouclé . . . . . . . . . . . . . . . . 76 4.3.3 Loi de commande de IDA-PBC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 4.3.4 Résultats de simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 4.4 Gestion de l’énergie de la source hybride FC/SC avec filtre . . . . . . . . . 84 4.4.1 Représentation PCH et loi de commande de IDA-PBC . . . . . . . 85 4.4.2 Résultats de Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 4.5 Gestion de l’énergie de la source hybride FC/Batterie . . . . . . . . . . . . 92 4.5.1 Représentation PCH et loi de commande de IDA-PBC . . . . . . . 94 4.5.2 Résultats de Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 4.6 Gestion de l’énergie de la source hybride FC/Batterie/SC . . . . . . . . . . 100 4.6.1 Représentation PCH et loi de commande de IDA-PBC . . . . . . . 101 4.6.2 Résultats de simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 4.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Conclusion Générale 117 |
Type de document : | Thése doctorat |
Disponibilité (1)
Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
---|---|---|---|---|---|
TH/0731 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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