| Titre : | Etude et Commande Adaptative par les Techniques Intelligentes Des Systèmes Non linéaires Application aux Systèmes Photovoltaïques |
| Auteurs : | Layachi ZAGHBA, Auteur ; Nadjiba Terki, Auteur |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Khider, 2018 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Photovoltaïque,Suiveur solaire,réseau électrique,Onduleur,Hacheur,Commandes intelligentes,MPPT,Réseaux de neurones,Neuro-Floue,mode glissant-floue,PSO |
| Résumé : |
RESUME :
Ce travail porte sur l’optimisation de la chaîne de conversion d’une installation photovoltaïque (PV) raccordée au réseau de distribution d’électricité testée dans les conditions du milieu saharien (région de Ghardaïa). L’objectif est l’étude et l’évaluation de l’effet des conditions météorologiques sur la performance du système ainsi que l’extraction des puissances maximales fournies par le générateur photovoltaïque, afin d'obtenir un bon rendement en utilisant des lois de commande basées sur des techniques intelligentes telles que les réseaux de neurones, neuro-floue, le mode glissant floue et P&O-PI optimisé par la technique PSO, ainsi que l’injection de cette puissance dans un réseau de distribution via un système de conversion à deux étages .Ce travail concerne également l’optimisation des systèmes photovoltaïques connectés au réseau obtenues par un système de poursuite du soleil à deux axes. L’objectif est l’amélioration du gain en énergie électrique de la poursuite solaire à deux axes du panneau solaire par rapport au système fixe. Nous avons montré l'importance de leur utilisation en terme de puissance générée qui apporte un gain en énergie significatif de l’ordre de 30% par rapport à un plan fixe, notamment aux heures de la journée les moins ensoleillées. ABSTRACT : This work deals with the optimization of the conversion of a photovoltaic (PV) system connected to the electricity distribution network tested under the conditions of the Saharan environment (Ghardaïa region). The objective is to study and evaluate the effect of meteorological conditions on the performance of the system and the extraction of the maximum power provided by the photovoltaic generator to obtain a good efficiency using control laws based on intelligent techniques such as neural networks, neuro-fuzzy, fuzzy sliding mode and P&O-PI optimized by PSO technique, as well as the injection of this power into a grid via a two-stage conversion system. The work also concerns the optimization of photovoltaic systems connected to the network obtained by a two-axis sun tracking system. The goal is to improve the electrical energy gain of the two-axis solar tracking of the solar panel, compared to a fixed system. We have shown the importance of using the solar tracker in terms of generated power with around 30% energy gain, over a fixed plan, especially at the hours are less sunny of the day. |
| Sommaire : |
Résumé………………………………………………………………………..
Liste des figures……………………………………………………………… Liste des tableaux……………………………………………………………. Introduction générale……………………………………………………….. 01 Chapitre I : Etat de l’art - L’énergie électrique photovoltaïque I.1.Introduction……………………………………………………………………………... 05 I.2. Production d’électricité dans le monde………………………………………………… 05 I.3. La production d’électricité d’origine renouvelable……………………………………. 06 I.4. Les cinq premiers pays…………………………………………………………………. 08 I.5. Les énergies renouvelables, une priorité en Algérie…………………………………… 10 I.5.1. Potentiel solaire en Algérie…………………………………………………………... 13 I.6. Systèmes photovoltaïques autonomes………………………………………………….. 14 I.6.1. Les différentes composantes…………………………………………………………. 15 I.6.1.1. Système autonome sans batterie……………………………………………………. 15 I.6.1.2. Système autonome avec batterie…………………………………………………… 15 I.7.Systèmes PV connecté au réseau……………………………………………………….. 17 I.7.1. Classifications des Centrales Photovoltaïques Connectées au Réseau………………. 20 I.8.Les suiveurs solaires 21 I.8.1. Rendement du système poursuit solaire 21 I.9.Conclusion 23 Chapitre II : Modélisation et commande du système photovoltaïque connecté au réseau II.1. Introduction…………………………………………………………………………… 24 II.2. Structure du système photovoltaïque connecte au réseau électrique…………………. 25 II.2.1.Moelisation du générateur photovoltaïque…………………………………………… 25 II.2.1.1.Modélisation de la cellule PV……………………………………………………… 25 II.2.1.2.Simulation du Module Photovoltaïque…………………………………………….. 26 II.2.1.3.L'influence de l'éclairement sur le fonctionnement du panneau PV……………….. 27 II.2.1.4.L'influence de la température sur le fonctionnement du panneau PV……………... 28 II.2.2.Convertisseur continu-continu (DC-DC)…………………………………………….. 28 II.2.2.1. Convertisseur survolteur (Boost converter)……………………………………….. 28 II.2.2.2. Convertisseur dévolteur (Buck converter)………………………………………... 29 II.2.2.3. Convertisseur dévolteur survolteur (Buck-Boost converter) ……………………... 30 II.2.3.Commande MPPT pour un système photovoltaïque………………………………… 31 II.2.3.1. Commande classique des systèmes photovoltaïques……………………………… 32 a. Algorithme Perturber et observer (P&O)…………………………………………... 32 b. Algorithme Incrémentation de la conductance……………………………………... 35 II.2.4.Régulation de la tension du bus continu……………………………………………... 37 II.2.5. Convertisseur continu-alternatif (DC-AC)………………………………………….. 37 II.2.5.1. Modèle de l’onduleur……………………………………………………………... 38 II.2.5.2. Classification des onduleurs………………………………………………………. 39 a. Les onduleurs autonomes (Stand alone Inverter)…………………………………... 39 b. Les onduleurs raccordés au réseau ou non autonomes (Grid Connecte Inverter)….. 40 II.2.5.3. Configurations des onduleurs PV connectés au réseau……………………………. 40 a. Onduleur central (central inverter)…………………………………………………. 40 b. Onduleur string ou de rangée (string inveter)………………………………………. 41 c. Onduleur modulaire (Module inverter)…………………………………………….. 42 d. Onduleur Multi-string………………………………………………………………. 42 II.2.5.4. Structure générale d’un système photovoltaïque connecté au réseau…………….. 43 II.2.5.4.1. Systèmes PV connectés directement au réseau…………………………………. 43 a. Structure à convertisseur unique……………………………………………………. 43 b. Structure avec bus à basse tension alternative……………………………………… 44 II.2.5.4.2. Système à bus continu intermédiaire……………………………………………. 45 a. Structure avec convertisseur forward………………………………………………. 45 b. Structure avec convertisseur de type fly-back……………………………………… 46 c. Structure avec hacheur et onduleur………………………………………………… 46 II.2.5.5.Commande de l’onduleur………………………………………………………….. 47 a. Commande MLI……………………………………………………………………. 47 b. Commande par hystérésis………………………………………………………….. 48 II.2.6. Modélisation de l’interface réseau……………………………………………………... 50 II.2.6.1. Stratégie de contrôle d’onduleur…………………………………………………….. 51 II.2.6.2. Découplage du modèle de l’onduleur……………………………………………….. 52 II.2.6.3. Puissance active et réactive dans le repère d q……………………………………... 53 II.2.6.4. Schéma synoptique de connexion au réseau………………………………………… 54 II.3.Conclusion……………………………………………………………………………... 55 Chapitre III : Commande MPPT d'un système photovoltaïque par les Réseaux De Neurones Artificiels III.1. Introduction………………………………………………………………………….. 56 III.2. L'architecture des Réseaux de Neurones Artificiels…………………………………. 56 III.3. Apprentissage des réseaux de neurones ……………………………………………... 58 III.3.1. Apprentissage supervise……………………………………………………………. 58 III.3.2. Apprentissage non supervise……………………………………………………….. 59 III.3.3. Apprentissage par renforcement……………………………………………………. 59 III.3.4. La méthode de rétro propagation…………………………………………………… 59 III.4. Optimisation de puissance de système Photovoltaïque par réseau de neurones…… 60 III.5. Résultats de simulation……………………………………………………………... 63 III.5.1. Localisation géographique du site étudié………………………………………… 63 III.5.2. Collection des données…………………………………………………………… 65 III.5.3. Les données d’irradiation utilisées pour l’étude………………………………….. 66 a. Générateur photovoltaïque…………………………………………………………. 67 b. Coté onduleur réseau……………………………………………………………….. 70 II.6.Conclusion……………………………………………………………………………... 73 Chapitre IV : Commande MPPT d’un système photovoltaïque par les Réseaux NEURO-FLOUS IV.1. Introduction………………………………………………………………………….. 74 IV.2. Principe du système Neuro-Flou……………………………………………………... 74 IV.3. Méthodes des combinaisons neuro-floues…………………………………………… 75 IV.3.1. Réseau flou neuronal……………………………………………………………….. 76 IV.3.2. Système neuronal/flou simultanément……………………………………………. 76 IV.3.3. Modèles neuro-flous coopératifs………………………………………………….. 76 IV.3.4. Modèles neuro-flous hybrides…………………………………………………….. 76 IV.4. Architectures neuro-floues…………………………………………………………… 76 IV.4.1. Première architecture………………………………………………………………. 76 IV.4.2. Deuxième architecture……………………………………………………………… 77 IV.4.3. Troisième architecture……………………………………………………………… 78 IV.5. Quelques types de combinaison Neuro-Floues………………………………………. 78 IV.5.1. Falcon (Fuzzy Adaptive Learning Control Network)……………………………… 79 IV.5.2. Nefclass…………………………………………………………………………….. 80 IV.5.3. Nefprox (Neuro Fuzzy function approximator)……………………………………. 80 IV.5.4. Le Systèmes Neuro-Flou de type ANFIS…………………………………………... 80 IV.5.4.1. La première couche (Fuzzification)……………………………………………… 82 IV.5.4.2. La deuxième couche (les règles floues)………………………………………….. 82 IV.5.4.3. La troisième couche(Normalisation)…………………………………………….. 83 IV.5.4.4. La quatrième couche (conséquente)……………………………………………… 83 IV.5.4.5. La couche de sortie (sommation)………………………………………………… 83 IV.5.4.6. Apprentissage de l’ANFIS……………………………………………………….. 83 IV.5.4.7. Les avantage de l’ANFIS………………………………………………………… 84 IV.6. Conception d’un contrôleur MPPT à base de réseaux neuro-flous………………….. 85 IV.6.1.Apprentissage du contrôleur "Entraînement d’un réseau ANFIS "…………………. 89 IV.7. Résultats de simulation……………………………………………………………... 90 a. Générateur photovoltaïque…………………………………………………………. 92 b. Coté onduleur réseau……………………………………………………………….. 95 II.8.Conclusion……………………………………………………………………………… 97 Chapitre V : Commande MPPT d’un système photovoltaïque par mode glissant-floue V.1. Introduction…………………………………………………………………………… 99 V.2. La commande par mode glissant……………………………………………………… 100 V.2.1. Choix de la surface de glissement…………………………………………………… 101 V.2.2. Conditions d’existence et de convergence du régime glissant………………………. 101 V.2.2.1. Approche directe (La fonction discrète de commutation)………………………… 102 V.2.2.2. Approche de Lyapunov……………………………………………………………. 102 V.2.3. Calcul de la loi de commande……………………………………………………….. 102 V.2.3.1. Commande équivalente……………………………………………………………. 103 V.2.3.2. Commande discontinue……………………………………………………………. 103 V.4.Commande MPPT par mode glissant-floue……………………………………………. 104 V.4.1. Conditions de convergence et d’existence…………………………………………... 106 V.4.2. Le phénomène de Chattering………………………………………………………... 107 V.4.3. Solutions pour atténuer le phénomène de Chattering……………………………….. 107 V.5. Résultats de simulation………………………………………………………………... 110 a. Générateur photovoltaïque………………………………………………………….. 111 b. Coté onduleur réseau……………………………………………………………….. 114 II.6.Conclusion……………………………………………………………………………… 117 Chapitre VI : Commande MPPT d’un système photovoltaïque par P&O-PI optimisée par la Technique PSO VI.1. Introduction………………………………………………………………………….. 118 VI.2. Optimisation par Essaim de Particules (PSO)………………………………………... 119 VI.3. Principe de l’Algorithme PSO………………………………………………………. 120 VI.4. Formulation Mathématique de l’Algorithme PSO…………………………………... 120 VI.5. Réglage du contrôleur PI en Utilisant la Méthode PSO pour la Commande MPPT…. 123 VI.6. Résultats de Simulation………………………………………………………………. 126 a. Générateur photovoltaïque……………………………………………………… 129 b. Coté onduleur réseau…………………………………………………………… 132 II.7.Conclusion……………………………………………………………………………… 135 Conclusion générale et Perspectives 137 Réfé |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0830 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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