| Titre : | Gestion Optimale D’énergie d’une Chaine de Production Electrique Renouvelable |
| Auteurs : | Mourad Tiar, Auteur ; Achour Betka, Directeur de thèse ; SAID DRID, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2017 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | photovoltaïque,pile à combustible,logique floue,Backstepping,gestion d'énergie,Contrôle sans capteur,Commande tolérance aux défauts (FTC). |
| Résumé : |
RESUME :
Le travail présenté dans cette thèse traite une mise en œuvre en temps réel d'une gestion d'énergie optimale d'un système de génération hybride à petite échelle. Le système est constitué d'un module photovoltaïque et une pile à combustible, soutenus par un réseau électrique monophasé, alimentant une charge autonome à courant alternatif. Deux algorithmes de gestion d’énergie basés sur la logique floue garantissent au système de passer intelligemment entre deux modes de fonctionnement, en fonction de la demande de la charge, le niveau du gaz, et la disponibilité de la source solaire sont présentés. A cet effet, la pile à combustible et le réseau sont appelés à couvrir le manque signalé par le module photovoltaïque, qui délivre en permanence son maximum, via une MPPT par logique floue. En outre, la philosophie du SMART GRID est vérifiée, où un écoulement dans les deux sens de la puissance du réseau, est assuré par les différentes lois de commande suggérées. Pour étaler la faisabilité des lois de gestion proposées au système présentant des anomalies, une commande tolérante au défaut capteur et système est ajoutée. Son architecture repose sur l’utilisation de deux observateurs (filtre de Kalman, Luenberger à mode glissant), dotée d’un algorithme de vote. Pour contrecarrer à la deuxième anomalie, une reconfiguration de la commande est alors suggérée via l’ajout d’un mode de fonctionnement supplémentaire. Pour tester l'efficacité des algorithmes proposés, les résultats expérimentaux obtenus avec un profil de charge donnée sont présentés et commentés. ABSTRACT : The work presented in this thesis deals with a real time implementation of an optimal power management of a small scale generation hybrid system. The system consists of a photovoltaic array and a fuel cell stack, supported by a single-phase grid that supplies a stand-alone AC load. Two proposed supervisory algorithms guarantee the system to switch smart between two operation modes, according to the load demand, the stored gas level and the PV availability. Obviously, the PV side DC-DC converter is controlled to track permanently the maximum power point by using a fuzzy logic MPPT method; whereas, the fuel cell stack and the grid converters are tuned to cover the remaining power, or alternatively, injecting the exceeding power to the utility. Besides, to extend the feasibility of such power management, in case of sub-systems failure, a fault tolerant control is adopted. In fact, two scenarios are proposed: in case of load sensor failure, a material redundancy is adopted via the use of two observers (Kalman filter and Luenberger - sliding mode estimator), and a voting algorithm. The second concerns a grid black-out (grid-off), and where an additional functioning mode is added to reconfigure the control strategy. To prove the effectiveness of the proposed algorithms, experimental results obtained with a given load profile are presented and commented. |
| Sommaire : |
Remerciements
Dédicace Résumé Abstract Liste notations et symboles Table des matières Liste des figures Liste des Tableaux Introduction générale ........................................................................................ 1 Chapitre 1 : Lecture sur les Stratégies de Gestion D’énergie 1.1 Introduction ................................................................................................................. 5 1.2 Avantages et inconvénients d’un système hybride........................................................ 5 1.3 Réseau intelligent (Smart Grid)..................................................................................... 6 1.4 Systèmes de stockage .................................................................................................... 6 1.4.1 Principe d’une pile à combustible....................................................................... 7 1.4.2 Différentes technologies ..................................................................................... 8 1.5 Différentes configurations des systèmes de génération hybrides................................... 9 1.6 Différents configurations pour la gestion d’énergie des systèmes hybrides .............. 10 1.7 Stratégies de gestion d’énergie des systèmes hybrides .............................................. 12 1.7.1 Technique de séparation de fréquences (technique de filtrage) ....................... 13 1.7.2 Techniques basées sur la commande optimale ................................................ 14 1.7.3 Technique basée sur la commande robuste (H∞) ............................................ 16 1.7.4 Techniques basées sur les méthodes globales .................................................. 17 1.7.5 Techniques basées sur l’intelligence artificielle .............................................. 19 A. Les règles floues ................................................................................... 19 B. Les réseaux de Neurones artificiels ...................................................... 21 C. La méthode multi-agent........................................................................ 22 1.8 Conclusion ................................................................................................................... 22 Table des Matières Chapitre 2 : Modélisation d’un Système Electrique Hybride 2.1 Introduction .................................................................................................................. 23 2.2 Modélisation du système ............................................................................................. 23 2.2.1 Modèles des sources à puissances finies .......................................................... 23 2.2.1.1 Modèle du module PV ......................................................................... 23 2.2.1.2 Modelé de la pile à combustible PEMFC............................................. 28 2.3 Modèle dans l’espace d’état moyen des convertisseurs statiques ................................ 32 2.3.1 Modèle moyen du hacheur survolteur ............................................................. 33 2.3.2 Modèle moyen de l’onduleur monophasé ........................................................ 36 2.4 Dimensionnement et choix des éléments .................................................................... 38 2.4.1 Tension du bus DC .......................................................................................... 38 2.4.2 Module photovoltaïques et convertisseur associé ........................................... 40 2.4.3 La pile à combustible et convertisseur associé................................................. 40 2.4.4 Réseau et convertisseur associé........................................................................ 42 2.4.5 Charge et convertisseur associé........................................................................ 43 2.5 Conclusion.................................................................................................................... 45 Chapitre 3 : Description des Approches de Commande 3.1 Introduction .................................................................................................................. 46 3.2 Description du gestionnaire d’énergie propose ............................................................ 46 3.2.1 Gestionnaire d’énergie avec régulation de la tension de bus continu .............. 48 A. Stratégie de gestion de puissance ......................................................... 48 B. Contrôle de la tension du bus continu ................................................ 52 3.2.2 Gestionnaire d’énergie sans régulation de tension du bus continu .................. 55 3.3 Commande rapprochée des convertisseurs statiques ................................................... 58 A. Commande côté source photovoltaïque PV ........................................ 58 B. Commande côté pile à combustible .................................................... 62 C. Commande côté réseau monophasé...................................................... 64 D. Commande de l’onduleur côté charge ................................................. 68 3.4 Conclusion ................................................................................................................... 69 Chapitre 4 : Validations Expérimentale 4.1 Introduction.................................................................................................................. 70 4.2 Description du banc d’essai ......................................................................................... 70 4.2.1 Isolation galvanique du convertisseur SEMIKRON ....................................... 74 4.2.2 Carte dSPACE DS1104 .................................................................................... 75 4.2.3 Liaison Semikron - dSPACE............................................................................ 76 Table des Matières 4.2.4 Mesure des grandeurs électriques..................................................................... 77 4.3 Validation expérimentale............................................................................................. 78 4.4 Conclusion ................................................................................................................... 85 Chapitre 5 : Commande Tolérante du Système Hybride 5.1 Introduction .................................................................................................................. 86 5.2 Classification des méthodes de la commande tolérante aux défauts ........................... 86 5.2.1 Approches passives .......................................................................................... 86 5.2.2 Approches actives ............................................................................................ 87 5.3 Commande tolérante au défaut du capteur du courant de charge ................................ 90 5.3.1 Observateur du Luenberger par mode glissant ............................................... 90 5.3.2 Observateur par le filtre de Kalman ................................................................ 92 5.4 Algorithmes de vote .................................................................................................... 94 5.4.1 Algorithmes de vote par la majorité ................................................................ 94 5.4.2 Algorithme de vote par moyenne pondérée ..................................................... 95 5.4.3 Algorithme de vote par maximum de vraisemblance....................................... 95 5.4.4 Algorithme de vote par la méthode d’Euler .................................................... 96 5.5 Résultats expérimentaux ............................................................................................. 97 5.4.1 Commande tolérante lors d’un défaut du capteur du courant ......................... 97 5.4.2 Commande tolérante lors d’un défaut système .............................................. 102 5.6 Conclusion.................................................................................................................. 109 Conclusion générale et perspectives .............................................................. 110 Références bibliographies............................................................................... 112 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0768 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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