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Thèse présentée en vue de l’obtention Du diplôme de Doctorat en sciences E EN N

Thèse présentée en vue de l’obtention Du diplôme de Doctorat en sciences E EN N E EL LE EC CT TR RO OT TE EC CH HN NI IQ QU UE E Contribution à la Commande Robuste de la Machine Asynchrone sans Balais à Double Alimentations Présentée par : SERHOUD Hicham Soutenue publiquement le ……… Devant le jury composé de : الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة التعلين العالي و البحث العلوي Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique Université Mohamed Khider – Biskra Faculté des Sciences et de la technologie Département : Génie électrique Ref :……………… جاهعت دمحم خيضر بسكرة كليت العلىم و التكنىلىجيا :قسم الهندست الكهربائيت :المرجع……….. Président Université de Biskra Professeur ZOUZOU Salaheddine Rapporteur Université d’El-Oued Professeur BENATTOUS Djilani Examinateur Université de Batna Professeur BENDAAS Mohamed Lokmane Examinateur Université de Batna Professeur DRID Said Examinateur Université de Biskra Professeur Arezki ENCER M Examinateur Université de Oum El-Bouaghi Professeur amel K BARA REMERCIEMENTS Je remercie Dieu en premier lieu. Ensuite je remercie Monsieur Djilani Benattous , Professeur à l’Université d’El-oued pour le fait d’accepter de rapporter cette thèse et ses encouragements dans le domaine de recherche. Mes remerciements distingués vont aussi à Monsieur Zouzous salaheddine, professeur à l'Université de Biskra, pour m'avoir fait l'honneur de présider le jury. Je remercie vivement les membres du jury pour avoir accepté d’évaluer ce modeste mémoire : -Said Drid, professeur à l'Université de Batna. -Kamel Bara, professeur à l'Université de Oum El Bouaghi. -Mohamed Lokman Bendase, professeur à l'Université de Batna. -Menacer Arezki, professeur à l'Université de Biskra. Enfin je remercie tous ceux qui, de près ou de loin, ont participé à l'élaboration de ce travail. Je dédie ce travail à toute ma famille et à mes amis Résumé Le travail présenté est une contribution à la commande robuste de la machine asynchrone sans balais à double alimentation (BDFM). Différentes techniques de commandes ont été développées. La commande vectorielle par flux orienté et le contrôle direct du couple, utilisant des régulateurs conventionnels, ont été abordés en premier lieu. On remarque que ces deux techniques assurent le découplage des courants de la BDFM dans le repère (d-q). Puis, on s’est intéressé à la commande avancée de la BDFM. La commande floue et la commande par mode glissant ont été présentées, car elles assurent le découplage entre les puissances active et réactive et la robustesse lors des variations paramétriques. L’analyse détaillée du système de production d’énergie éolienne a été ensuite élaborée pour le mode de fonctionnement de la machine comme génératrice. La commande sans capteur mécaniques est abordée aussi bien en fonctionnement générateur que moteur, on s’est basé sur l’observateur de filtre de Kalman étendu pour l’estimation de la vitesse du rotor qui peut présenter un intérêt économique et améliorer la sûreté de fonctionnement par l’utilisation des tensions et les courants de la (BP) et (BC) seulement. Des simulations ont été effectuées pour valider chaque algorithme de commande développée. Les résultats obtenus, qui se traduisent par de meilleures performances dynamiques, sont plus que satisfaisants sur une large plage de vitesse. Mots clés : Machine Asynchrone sans Balais à Double Alimentation, Commande Vectorielle, Logique Floue, Mode Glissant, Commande sans Capteurs. ملخص العمل المقدم في هذه األطروحة اسهام في ال سيطرة القوية للماكنة االتزامنية مضاعفة التغذية بدون فرشة (BDFM) ، وقد وضعت عدة ،خوارزميات ، نبدأ بعرض تقديمي فعال سريع بالتحكم الشعاعي الكالسيكية والتحكم المباشر في العزم ، التي تضمن فصل التيارات BDFM في المع لم (d-q) ونحن نركز اهتمامنا على السيطرة القوية لBDFM ، وقد اقترحنا التحكم بواسطة المنطقة الغامض والتحكم الا نزالق ي للتحكم والفصل بين الطاقة النشطة والمتفاعلة وضمان تحكم قوى ال يتأثر بتغير قيم المعامالت الداخلية للماكنة. ثم تم تطوير تحليل مفصل على استراتيج ية التحكم بدون جهاز استشعار ،في حالة محرك وفي حالة مولدة باالعتماد على مرشح كالمان الممدد ل تقدير سرعة الدوار التي يكون لها نفعية اقتصادية وتحسين لالعتمادية ف المخطط المقترح يتكون من المرشح كلمان الموسعة مغذى بالتوترات وتيارات من PW و CW فقط. وأجريت عمليات المحاكاة للتحقق من صحة كل نهج مقدم. ،فالنتائج المتحصل عليها أثبتت أن األداءات ال ديناميكي ة هي أكثر من مرضية على نطاق واسع من السرعات. الكلمات المفتاحية : الماكنة االتزامنية مضاعفة التغذية بدون فرش ، تحكم شعاعي ، تحكم انزالقي ، تحكم المنطق الضبابي ة ،تحكم بدون جهاز استشعار Abstract This work deals with contribution to robust control to achieve the control of the Brushless Doubly-Fed Machine (BDFM) , several algorithms have been developed , the classical vector control and direct torque control using conventional controllers were discussed first , we note that these two techniques provide the decoupling between the currents of the BDFM in the reference (d-q) . Then we became interested in the advanced control of the BDFM. fuzzy control and sliding mode control were presented, as they ensure the decoupling between active and reactive power and robustness during parametric variations. The detailed analysis of the production system of wind energy is developed, for the mode of operation of the machine as a generator in the wind power generation applied. The sensorless control strategy is then discussed both generator and motor mod of operation. based on the observer extended Kalman filter for estimation of the rotor speed, which may have an economic interest and improve the dependability, by using only the voltages and currents of the (BP) and (BC). The results of simulations were performed to validate each approach developed, which result in better dynamic performance is more than satisfactory over a wide speed range. Keywords: Brushless Doubly Fed Machines (BDFM), Vector control, sliding mode control, fuzzy logic control (FLC), sensouless control. Sommaire I Sommaire Introduction Générale 1 Chapitre I : État de l’Art de la Machine Asynchrone sans Balais Doublement Alimentée (BDFM) 4 I.1. Introduction 4 I.2. Description de machine tournante sans balais doublement alimentée 5 I.2.1. La machine reluctance à double alimentation (BDFRM) 6 I.2.2. La machine asynchrone sans balais doublement alimentée (BDFM) 7 I.3. Principes de fonctionnement 9 I.3.1. Contraintes constructives et d’alimentation pour le fonctionnement correcte de la BDFM 9 I.4. Etat de l’art de la BDFM 01 4.1. État de l'art sur les stratégies de commande de la BDFM 11 I.4.1.1. Modèle basé sur deux référentiels vectoriels 11 I.4. 1.2. Modèle lié à un système de référence unique 13 I.4.1.3. Modèle du circuit couplé de la BDFM 16 I.5. Conclusion 16 Chapitre II : Modélisation et Commande Vectorielle de BDFM 71 II.1. Introduction 07 II.2. Modélisation vectorielle de la BDFM 07 II.3. Modèle dynamique de la cascade dans le repère de Park 07 II.4. Modélisation de La BDFM avec un unique système de référence lie au flux du BP (d, q) 09 II.4.1. Hypothèses simplificatrices 10 II.4.2. Modèle d’état de la BDFM 10 II.5. Résultats de simulation et mode de fonctionnement 11 II.5.1. Fonctionnement avec une seule alimentation 11 II.5.2. Synchronisation et mode de fonctionnement synchrone 15 II.6. La commande vectorielle de BDFM 28 Sommaire II II.6.1. Schéma de commande 29 II.6.2. Commande vectorielle à flux du BP orienté 29 II.6.3. La relation entre le courant de BP et BC 29 II.6.4. Commande du courant du BC 30 II.6.5. Commande de la puissance du BP 31 II.6.6. Commande du couple électromagnétique 31 II.6.7. Commande de la vitesse 32 II.7. Ensemble des algorithmes de commande 32 II.7.1. Estimation de la position du flux du BP 32 II.7.2. Estimation de couple électromagnétique 33 II.8. Modélisation de l’onduleur de tension MLI 33 II.8.1. Stratégie de commande 35 II.8.2. Algorithme de commande 35 II.9. Simulation de la commande vectorielle 36 II.9.1. Inversion du sens de rotation 36 II.9.2. Variation de couple électromagnétique et la puissance réactive 38 II.10. Commande directe du couple de la BDFM 39 II.10.1. Principe de la commande directe du couple 40 II.10.2. Estimation du flux et du couple 40 II.10.3. Estimation le couple électromagnétique 40 II.10.4. Estimation du flux du BC 40 II.10.5. Résultats de simulation 43 II.10.5.1. Inversion du sens de rotation et introduction du couple de charge 44 II.10.5.2. Résultats de simulation avec variation le couple et le flux 46 II.10.5.3. Conclusion sur le DTC 47 II.11. Conclusion 48 Chapitre III: Commande d’une Machine Asynchrone sans Balais Double Alimentation Montée dans une Éolienne 49 III.1. Introduction 49 III.2. Commande en puissance active et réactive de la BDFM 50 III.2.1. Principe général 50 III.3. Résultats de simulation 51 Sommaire III III.4. Les systèmes éoliens 53 III.4.1. Modèle de la turbine éolienne 53 III.4.2. Recherche du rendement maximum MPPT (Maximum Power Point Traking) 55 III.4.2.1. Maximisation de la puissance avec asservissement de la vitesse 56 III.4.2.2. Maximisation de la puissance sans asservissement de la vitesse 57 III.4.1.2. Système de régulation de l’angle d’orientation (Pitch control) 58 III.5. Systèmes à vitesse variable 59 III.5.2. Modélisation du redresseur de courant MLI 60 III.6. Synchronisation du BDFM sur le réseau 61 III.6.1. Détermination de la position du flux du PW 63 III.7. Modèle Mathématique de la BDFG à vide 63 III.8. Résultats de simulation 66 III.8. Conclusion 69 Chapitre IV : Commande Directe des Puissances Active et Réactive de la BDFG 70 uploads/Industriel/ elect-d8-2015.pdf