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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique École Nationale Polytechnique Département d'Automatique En vue de l'obtention du diplôme d'ingénieur d'état et de master en Automatique Mémoire de fin d'étude Thème : Promotion Juin 2012 COMMANDE NON LINÉAIRE DE LA PUISSANCE OPTIMALE D'UNE CHAINE DE CONVERSION D'ÉNERGIE ÉOLIENNE À BASE D'UNE MADA COUPLÉE AU RÉSEAU ÉLECTRIQUE Travail réalisé par : BENAMIRA Brahim et BEHLOULI Asma Mr E. M. BERKOUK Mr H. CHEKIREB Mr O. STIHI Mr R. ILLOUL Professeur à l'ENP Professeur à l'ENP Docteur à l'ENP Docteur à l'ENP Président Promoteur Co-promoteur Examinateur Soutenu le 25 Juin devant le jury composé de : À mes parents. . . À Samy, Mehdi et Khaled. . . À Wided, Soﬁa et Hadil. . . À Sarah. . . À mes Amis (es). . . Brahim . . . . . . . . . Je dédie Ce mémoire, à tous les personnes qui mon aidé durant le parcourt de ma formation, à mes enseignants, à mes camarades de classe, au staffe de l’école avec ces différent structures, à 3ami Salah qui n’a pas cessé de m’encouragé dans les moments difﬁciles, à ma grande famille et particulièrement mes chère parents omi wa abi que grâce à dieu puis à eux que j’ai réalisé mon souhait et pour terminer louange à Dieu. Asma Remerciements C e travail n’aurait pu avoir lieu sans la présence d’un des acteurs de la re- cherche et de l’enseignement de l’école nationale polytechnique d’Alger, on cite, professeur HACHEMI CHEKIREB, notre encadreur durant le projet. Monsieur, nous vous adressons ici, en tète de liste, notre profonde recon- naissance pour votre aide et vos encouragements réguliers, pour votre dispo- nibilité et votre enthousiasme, pour votre soutien et vos conseils avisés. Vos qualités scientiﬁques et humaines ont toujours été une source de motivation, nous vous remercions chaleureusement. Nous remercions Monsieur El MADJID BERKOUK, professeur à l’ENP, pour nous avoir fait l’honneur de présider notre jury de thèse, ainsi que Mon- sieur RACHID ILLOUL, Docteur à l’ENP, en tant qu’examinateur, et puis sans oublier Monsieur OMAR STIHI, Docteur à l’ENP, comme Co-promoteur. Nous voulons remercier ici tous ceux qui, de prés ou de loin, ont contribué à la réussite de ce travail. Qu’ils trouvent dans ce mémoire une trace de notre reconnaissance. Alger, le 20 Juin 2012. 5 Table des matières Table des matières 6 Liste des figures 8 Introduction générale 11 1 Présentation du système, problématique 13 1.1 Notions théoriques sur l’éolien . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.2 Production optimale d’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.3 Technologies d’aérogénérateurs de grande puissance . . . . 17 1.3.1 Systèmes utilisant la machine synchrone . . . . . . . . . . . . 17 1.3.2 Systèmes utilisant la machine asynchrone . . . . . . . . . . . . 18 1.3.3 Systèmes utilisant des machines spéciales . . . . . . . . . . . . 18 1.4 Présentation et avantage de la MADA . . . . . . . . . . . . . . 19 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2 Modélisations des organes de la chaine éolienne 22 2.1 Présentation du système utilisé . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2 Caractéristiques de la turbine et du réducteur . . . . . . . . 24 2.3 Modélisation de la partie mécanique . . . . . . . . . . . . . . 25 2.3.1 Hypothèses simpliﬁcatrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.3.2 Modèle de la turbine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.3.3 Modèle du multiplicateur de vitesse . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.3.4 Modèle de l’arbre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.4 Modélisation de la MADA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.5 Modélisation de la partie puissance . . . . . . . . . . . . . . . 33 6 2.5.1 Modèle du Redresseur de tension (CCR) . . . . . . . . . . . . 34 2.5.2 Modèle du Bus continu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3 Commande basée sur le vecteur d’état complet 37 3.1 Stratégie de commande de la chaine . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.1.1 Commande de la MADA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.1.2 Asservissement du bus continu . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.1.3 Maximisation de la puissance extraite . . . . . . . . . . . . . . 45 3.2 Simulation et interprétation des résultats . . . . . . . . . . . 47 3.2.1 Commande par la méthode de Lyapunov . . . . . . . . . . . . 47 3.2.2 Commande par modes glissants . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4 Commande basée sur le vecteur d’état réduit 59 4.1 Simplification des commandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 4.2 Résultats et interprétations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4.2.1 Commande par la méthode de Lyapunov . . . . . . . . . . . . 63 4.2.2 commande par Mode de glissement . . . . . . . . . . . . . . . 67 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Conclusion générale 74 A Annexes 77 A.1 Paramètres de la chaîne éolienne . . . . . . . . . . . . . . . . 79 A.1.1 Caractéristiques de la MADA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 A.1.2 Caractéristiques du réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 A.1.3 Caractéristiques du bus continu . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 A.1.4 Caractéristiques de la turbine . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 A.2 Modèle de la source d’alimentation . . . . . . . . . . . . . . . 80 A.3 relations utiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 A.3.1 Modèle de la MADA avec orientation de la tension statorique . 81 A.3.2 Relations entre courants statoriques et rotoriques . . . . . . . . 82 7 A.3.3 Relations entre puissances statoriques et courants rotoriques . . 83 A.3.4 Relations entre tensions rotoriques et courants rotoriques . . . 84 Bibliographie 85 Notations 87 Liste des figures 1.1 Caractéristique de la puissance générée en fonction de la vitesse mécanique et la vitesse du vent . . . . . . . . . . . . . . uploads/Geographie/ benamira-behlouli.pdf