| Titre : | Modélisation et Commande d’une GADA Destinée à la Production de l’Énergie Electrique dans une Chaine Éolienne |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Université Mohamed Khider- Biskra, 2021 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Énergie éolienne, Machine asynchrone double alimentée (MADA), Suivi du Point de Fonctionnement Maximal (MPPT), Commande Vectorielle (CV), Régulateur Proportionnel Intégral (PI), Régulateur par Logique Floue (FLC), Régulateur par Mode Glissant (SMC), Régulateur par Mode Glissant d’Ordre Supérieur (SOSMC), Super-Twisting (ST), Théorème de Lyapunov. |
| Résumé : |
Ce travail présente une étude de la commande de la turbine éolienne par le suivi du point
de fonctionnement maximal (MPPT) associée à un générateur asynchrone à double alimentation (GADA) en mode autonome et non autonome contrôlée par la commande vectorielle qui est assurée par des régulateurs classiques proportionnel intégral (PI). Le contrôle par (MPPT) a été étudié sans et avec asservissement de vitesse, le régulateur requis par ce dernier type a été élaboré sous quatre formes: (PI), par mode glissant (SMC), par logique floue (FLC) et par mode glissant d’ordre supérieur (SOSMC). |
| Sommaire : |
Remerciements
Dédicaces Travaux réalisés Résumé Table de matière………………………………………………………………………..... I Liste des figures et des tableaux ………………………………………………………... IV Liste des symboles……………………………………………………………………….. VIII Introduction générale……………………………………………………………………. 1 Chapitre I : Généralités sur les Systèmes de Conversion Eolienne pour la Production de l’Electricité I.1 Introduction…………………………………………………………………………... 4 I.2. L’énergie éolienne…………………………………………………………………… 4 I.1 Historique…………………………………………………………………………….. 5 I.2 Eolienne dans le monde……………………………………………………………… 5 I.3 Eolienne en Algérie…………………………………………………………………... 7 I.3.1 Gisement éolien en Algérie………………………………………………………… 7 I.3.2 Potentiel énergétique en Algérie……………………………………………...…… 8 I.2.4 Ferme éolienne d’Adrar (10.2MW)……………………………………………….. 9 I.4 Avantages et inconvénients de l’énergie éolienne…………………………………. 9 I.4.1 Avantages…………………………………………………………………………... 9 I.4.2 Inconvénients………………………………………………………………………. 10 I.5 Classification des éoliennes………………………………………………………….. 11 I.5.1 Selon l’orientation de leur axe de rotation……………………………………….. 11 I.5.1.1 Eolienne à axe vertical……………………………………………………… 11 I.5.1.2 Eoliennes à axe horizontal………………………………………………….. 13 a) Eolienne face au vent “Amont” ou “up wind”……………………………….. 13 b) Eolienne sous le vent “Avale” ou “down wind”……………………………………………... 14 I.5.2 Selon leur puissance nominale…………………………………………………….. 15 I.5.3 Selon l’utilisation visée…………………………………………………………….. 15 I.5.4.1 Systèmes Isolés…………………………………………………………………… 15 I.5.4.2 Systèmes Hybrides……………………………………………………………… 16 I.5.4.3 Systèmes Liés au Réseau………………………………………………………… 16 I.6 Constitution d’une éolienne à axe horizontal………………………………………. 16 I.7 Modes de fonctionnement des aérogénérateurs……………………………………. 18 I.7.1 Eoliennes à vitesse fixe……………………………………………………………... 19 I.7.2 Eoliennes à vitesse variable………………………………………………………... 19 I.8 Intérêt de la vitesse variable………………………………………………………… 19 Table de matière II I.9 Quelques technologies de générateurs rencontrés dans les systèmes Eoliens……. 20 I.10 Conclusion…………………………………………………………………………... 25 Chapitre II : Commande MPPT de la Partie Mécanique II.1 Introduction…………………………………………………………………… 27 II.2 Chaine éolienne à étudier……………………………………………………... 28 II.3 Partie aérodynamique………………………………………………………………. 28 II.4 Modélisation de la turbine éolienne………………………………………………... 28 II.5 Multiplicateur…………………………………………………………………. 30 II.6 Arbres………………………………………………………………………………... 30 II.7 Zones d'opération des éoliennes à vitesse variable………………………………... 32 II.8 Technique de commande de la turbine éolienne………………………………….. 33 II.8.1 Contrôle par calage des pales (Pitch contrôle)………………………………….. 33 II.8.2 Suivi du point maximum de fonctionnement (MPPT)…………………………. 34 1- MPPT sans asservissement de la vitesse…………………………………………….. 34 2- MPPT avec asservissement de vitesse……………………………………………….. 35 a) Régulateur PI………………………………………………………………………… 36 b) Régulateur flou………………………………………………………………………. 36 c) Régulateur par mode glissant……………………………………………………….. 38 d) Régulateur par MG d’ordre supérieur (second ordre)…………………………… 41 II.9 Conclusion…………………………………………………………………………… 43 Chapitre III : Etude d’un Système Connecté au Réseau III.1 Introduction………………………………………………………………………… 44 III.2 Structure de la machine…………………………………………………………… 45 III.3 Fonctionnement a quatre quadrants de la MADA………………………………. 45 III.3.1 Mode moteur hyper-synchrone (Q1)…………………………………………… 45 III.3.2 Mode moteur hypo-synchrone (Q2)…………………………………………….. 45 III.3.3 Mode générateur hyper-synchrone (Q3)……………………………………….. 46 III.3.4 Mode générateur hypo-synchrone (Q4)………………………………………… 46 III.4 Plage de stabilité de la MADA…………………………………………………….. 46 III.5 Modèle biphasé de la MADA lié au champ tournant……………………………. 47 III.6 Commandes vectorielle de la GADA……………………………………………… 49 III.6.1 Principe de la commande à flux orienté………………………………………... 49 III.6.2 Modèle de la GADA avec orientation du flux statorique…………………….. 49 III.6.3 Commande directe……………………………………………………………….. 51 III.6.4 Commande indirecte…………………………………………………………….. 53 a) Commande indirecte en boucle ouverte……………………………………………... 54 b) Commande indirecte en boucle fermée……………………………………………... 54 III.7. Modélisation de l’alimentation (onduleur à MLI)………………………………. 55 III.7.1. Onduleur à deux niveaux……………………………………………………….. 55 III.7.2. Stratégie de commande à MLI…………………………………………………. 56 Table de matière III III.7.3. Algorithme de commande………………………………………………………. 57 III-8 Résultats de simulation…………………………………………………………. 58 III.9 Essais avec générateur éolien……………………………………………………… 64 III.10 Résultats de la simulation………………………………………………………... 65 III.11 Conclusion………………………………………………………………………… 68 Chapitre IV : Etude d’un Système Autonome IV.1 Introduction………………………………………………………………………… 69 IV.2 System de conversion éolien autonome…………………………………………… 69 IV.3. Modèle du générateur……………………………………………………………... 70 IV.4 Rapport des tensions rotoriques-statoriques……………………………………... 71 IV.5 Commande vectorielle de la GADA en mode Autonome………………………... 74 IV.5.1 Calcul des courants rotoriques de référence…………………………………… 75 IV.5.2 Calcul des tensions rotoriques de commande…………………………………... 76 IV.5.3 Résultats de simulatio…………………………………………………………… 77 IV.6 MPPT avec différents régulateurs………………………………………………… 80 IV.7 Conclusion………………………………………………………………………….. 83 Chapitre V : Commande Robuste au Sens de Lyapunov V.1 Introduction………………………………………………………………………… 84 V.2 Stabilité au sens de Lyapunov……………………………………………………… 85 V.2.1 Première méthode de Lyapunov…………………………………………………. 85 V.2.2 Deuxième méthode de Lyapunov………………………………………………… 85 V.3 Commande par les méthodes de Lyapunov……………………………………….. 86 V.4 Commande robuste par Lyapunov………………………………………………… 87 V.4.1 Stabilisation robuste………………………………………………………………. 87 V.4.2 Amortissement non linéaire………………………………………………………. 89 V.5 Application au système connecté au réseau……………………………………….. 90 V.5.1 Commande directe (régulateurs de puissances)………………………………… 90 V.5.2 Control robuste……………………………………………………………………. 92 V.6 Application au système autonome…………………………………………………. 97 V.6.1 Commande indirecte (régulateurs de courants)………………………………… 97 V.6.2 Control robuste……………………………………………………………………. 98 V.7 Résultats de Simulation……………………………………………………………... 100 V.8 Conclusion…………………………………………………………………………… 103 Conclusion générale……………………………………………………………………... 104 Bibliographie……………………………………………………………………………... 106 Annexe…………………………………………………………………………………..... 114 |
| Type de document : | Thése doctorat |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| Th/1084 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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