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R é p u b l i q u e A l g é r i e n n e D é m o c r a t i q u e e t P o p u l a

R é p u b l i q u e A l g é r i e n n e D é m o c r a t i q u e e t P o p u l a i r e M i n i s t è r e de l’e n s e i g n e m e n t s u p é r i e u r et de la r e c h e r c h e s c i e n t i f i q u e ______________________________________________________________________________________________________ T H E S E Présentée à l’U n i v e r s i t é d e B a t n a En vue de l’obtention du diplôme de D O C T O R A T E N S C I E N C E S E N E L E C T R O T E C H N I Q U E Option: Electrotechnique Présentée par DENDOUGA Abdelhakim Chargée de Cours à l’Université de Biskra Magister en électrotechnique de l’université de Batna Ingénieur d’état en électrotechnique de l’université de Batna __________________________◊__________________________ CONTROLE DES PUISSANCES ACTIVE ET REACTIVE DE LA MACHINE A DOUBLE ALIMENTATION (DFIM) __________________________◊__________________________ Thèse soutenue le : 10/02/2010 devant le jury : Farid NACERI Président Professeur Univ. Batna Rachid ABDESSEMED Rapporteur Professeur Univ. Batna Mohamed Lokmane BENDAAS Co-Rapporteur Maître de Conférences Univ. Batna Amar GOLEA Examinateur Professeur Univ. Biskra Abdelhamid BENAKCHA Examinateur Maître de Conférences Univ. Biskra Djamel AOUZELLAG Examinateur Maître de Conférences Univ. Bejaia 1 Thèse préparée au sein du laboratoire d’Electrotechnique de Batna (LEB) REMERCIEMENTS Tout d’abord, je remercie dieu de tout puissant de m’avoir donné le courage et la patience durant toutes ces années d’études. Je tiens à exprimer ma profonde gratitude et ma reconnaissance envers mes promoteurs Mr. R. Abdessamed, professeur à l’université de Batna et Mr. M.L. Bendaas, maître de conférences à l’université de Batna, pour la confiance qu’ils m’ont prodigué, pour leurs encouragements continus, pour le suivi et la direction de mon travail, ainsi que pour leurs conseils judicieux. Par ailleurs, je remercie vivement Mr. F. NASRI, professeur à l’université de Batna, qui ma fait l’honneur de présider le jury de ma thèse. Je tiens également à présenter mes sincères remerciements à Mr. A. Goléa, professeur à l’université de Biskra et Mr. A. Benakcha, Maître de conférences à l’université de Biskra et Mr. D. Aouzellag, Maître de conférences à l’université de Bejaia, pour leur participation à l'évaluation scientifique de ce travail. Je n’oublie évidemment pas mes collègues du LEB et mes enseignants du département d’électrotechnique de Batna. Enfin, si j'ai oublié quelqu'un, je le prie de me pardonner. A ma mère A la mémoire de mon père A ma femme A ma fille Ikhlas et mon fils Issam A mes frères et mes sœurs A tous ceux qui me sont chers Je dédie ce modeste travail. Dendouga Abdelhakim Avant-propos Avant-propos Les travaux de recherche consignés par la présente thèse ont été concrétisés par plusieurs publications et communications nationales et internationales dont: Publications: • A. Dendouga, R. Abdessemed and M.L. Bendaas, "Active and Reactive Powers Control of a Doubly-Fed Induction Generator Fed by Matrix Converter", EPE Journal, Vol.19, No.1, 2009. • A. Dendouga, R. Abdessemed and M.L. Bendaas, "Decoupled Control of a Doubly-Fed Induction Machine Fed by SVM Matrix Converter", KIEE Journal, Vol.3, No.4, 2008. • A. Dendouga, R. Abdessemed and M.L. Bendaas, " Simple Concept and Robust Control of a Doubly-Fed Induction Generator by Sliding Mode Control", International Review of Automatic Control IREACO Journal, Vol.1, No.1, 2008. Communications: • A. Dendouga, R. Abdessemed and A. Chaiba, " Sliding Mode and Direct Torque Control of Variable Speed Wind Turbine ", ICRE'07, Bejaia, 25-27 Nov., 2007. • A. Dendouga, R. Abdessemed, M.L. Bendaas and A. Chaiba, "Decoupled Active and Reactive Power Control of a Doubly-Fed Induction Generator (DFIG)", Proc. 15th Conference on Control and Automation, July 27-29, Athens, Greece, 2007. • A. Dendouga, R. Abdessemed, M.L. Bendaas and A. Chaiba, "Réglage par Mode Glissant des Puissances Active et Réactive de la Machine Asynchrone à Double Alimentation (MADA)", Proc. 4th Conf. CEE'04, Batna, 2004. • A. Dendouga, R. Abdessemed, M.L. Bendaas and A. Chaiba, "Power Flow Control of a Doubly-Fed Induction Generator (DFIG)", Proc. 3th Inter. Conf. On Signals, Systems, Devices SSD'05, March 21-24, Sousse, Tunisia, 2005. • A. Dendouga, R. Abdessemed, M.L. Bendaas and A. Chaiba, "Sliding mode control of active and reactive power generated by a doubly fed induction generator (DFIG)", Proc. 4th Conf. Sur le génie électrique, EMP-Alger, April 12-13, Algeria, 2005. Résumé Ar_Fr_En _ﻣﻠﺨﺺRésumé_ Abstract R.1 اﻟﺘﺤﻜﻢ ﻓﻲ اﻻﺳﺘﻄﺎﻋﺔ اﻟﻔﻌﻠﻴﺔ واﻟﺮدﻳﺔ ﻟﻠﻤﺎآﻨﺔ ذات اﻟﺘﺤﺮﻳﺾ اﻟﻤﺰدوج )DFIM ( ﻣﻠﺨﺺ : ѧهﺬا اﻟﻌﻤﻞ اﻟﻤﻘﺪم ﻓﻲ هѧﺬﻩ اﻷﻃﺮوﺣ ﺔ ﻳﻌѧﺎﻟﺞ إﺷѧﻜﺎﻟﻴﺔ اﻟ ﻨﻤﺬﺟѧﺔ و اﻟѧﺘﺤﻜﻢ و اﻟﻤﺤﺎآѧﺎت ﻟﻨﻈѧﺎم آﻬﺮوﻣﻴﻜѧﺎﻧﻴﻜﻲ ﻟﺘﺤﻮﻳﻞ اﻟﻄﺎﻗﺔ ﻳﺤﺘﻮي ﻋﻠﻰ ﻣﺎآﻨﺔ ذات ﺗﺤﺮﻳﺾ ﻣﺰدوج )DFIM ( ﻣﻮﺻﻮل ﻣﺒﺎﺷﺮة ﻟﻠﺸﺒﻜﺔ اﻟﻜﻬﺮﺑﺎﺋﻴѧﺔ و ﻣﻐѧﺬى ﻋѧﻦ ﻃﺮﻳѧﻖ اﻟﺪوار ﺑﻮاﺳﻄﺔ ﻣﺤﻮل ﻣѧﺼﻔﻮف . هѧﺬا اﻟﻌﻤѧﻞ ﻳﻬѧﺪف اﻟѧﻰ وﺿѧﻊ ﻧﻈѧﺎم ﺗﺤﻜѧﻢ ﻣﻨﻔѧﺼﻞ ﻟﻼﺳѧﺘﻄﺎﻋﺔ اﻟﻔﻌ ﻠﻴѧ ﺔ و اﻟﺮدﻳѧﺔ اﻟﻤﻨﺘﺠѧﺔ ﻣѧﻦ ﻃﺮف اﻟﻌﻀﻮ اﻟﺴﺎآﻦ ﻟﻠﻤﺎآﻨﺔ )DFIM ( ﻣﻦ اﺟﻞ ﺗﺤﻘﻴﻖ أداء ﺟﻴﺪ ة و اﺳﺘﻐﻼل أﻓﻀﻞ ﻟﻠﻤﺎآﻨﺔ ﻣѧﻦ ﺟﻬѧﺔ، و ﺟﻌѧﻞ اﻟﻨﻈѧﺎم ﻏﻴѧﺮ ﺣﺴﺎس ﻟﻼﺿﻄﺮاﺑﺎ ت اﻟﺨﺎرﺟﻴﺔ و ﺗﻐﻴﺮات اﻟﻌﻮاﻣﻞ ﻣﻦ ﺟﻬﺔ أﺧѧﺮى . ﻓѧﻲ اﻟﻤﻘѧﺎم اﻷول، ﺑѧﺪأﻧﺎ ﺑﺪراﺳѧﺔ وﺿѧﻌﻴﺔ ودراﺳѧﺔ اﻟﺤﺎﻟѧﺔ اﻟﻤﺴﺘﻘﺮة ﺛﻢ ﻗﻤﻨﺎ ﺑﺎﻟﻨﻤﺬﺟﺔ اﻟﺮﻳﺎﺿѧﻴﺔ ﻟﻠﻤﺎآﻨѧﺔ )DFIM ( ، ﺛѧﻢ ﻗﻤﻨѧﺎ آѧﺬﻟﻚ ﺑﻨﻤﺬﺟѧﺔ وﻣﺤﺎآѧﺎت ﻟﻤﺤѧﻮل اﻻﺳѧﺘﻄﺎﻋﺔ اﻟѧﺬي ﻳѧﺴﺘﻌﻤﻞ ﺗﻘﻨﻴѧѧﺔ Venturiniآﻨѧѧﻀﺎم ﺗﺤﻜѧѧﻢ ﻻن هѧѧﺬﻩ اﻟﺘﻘﻨﻴѧѧﺔ ﺗﺘﻤﻴѧѧﺰ ﺑﻨѧѧﺴ ﺒﺔ ﻣﻨﺨﻔѧѧﻀﺔ ﻓѧѧﻲ اﻟѧѧﺸﻮاﺋﺐ و إﻣﻜ ﺎﻧﻴѧѧﺔ اﻟﺤѧѧﺼﻮل ﻋﻠѧѧﻰ ﻧﻤѧѧﻂ ﻋﻤѧѧﻞ ﻟﻠﻤﺤﻮل ﺑﻌﺎﻣﻞ اﺳﺘﻄﺎﻋﺔ ﻳﺴﺎوي واﺣﺪ . وﻓﻲ اﻟﻤﻘﺎم اﻟﺜﺎﻧﻲ اﺧﺘﺮﻧﺎ اﻟﺘﺤﻜﻢ اﻟﺸﻌﺎﻋﻲ اﻟﺬي ﻳﻘﻮم ﻋﻠﻰ ﺗﻮﺟﻴﻪ ﺷѧﻌﺎع اﻟﺘѧﻮﺗﺮ ﺣѧﺴﺐ اﻟﻤﻌﻠﻢ اﻟﺘﺰاﻣﻨﻲ اﻟﻤѧﺮﺗﺒﻂ ﺑﺎﻟﺤﻘѧﻞ اﻟѧﺪوار ﻣѧﻦ اﺟѧﻞ اﻟѧﺘﺤﻜﻢ ﻓѧﻲ اﻻﺳѧﺘﻄﺎﻋﺔ اﻟﻔﻌﻠﻴѧﺔ واﻟﺮدﻳѧﺔ . ﻣѧﻦ اﺟѧﻞ اﻟﺘﺤﻘѧﻖ واﻻﺧﺘﺒѧﺎر ﻟﻨﻈѧﺎم ﺗﺤﻮﻳﻞ اﻟﻄﺎ ﻗﺔ آﻜﻞ ﻗﻤﻨﺎ ﺑﺪراﺳﺔ ﻣﺤﺎآﺎت ﻟﻬѧﺬا اﻷﺧﻴѧﺮ ﻓѧﻲ اﻟﺒﺮﻧѧﺎﻣﺞ اﻟﻤѧﺴﻤﻰ Matlab . ،اﻧﻄﻼﻗѧﺎ ﻣѧﻦ اﻟﻨﺘѧﺎﺋﺞ اﻟﻤﺘﺤѧﺼﻞ ﻋﻠﻴﻬѧﺎ ﻧﺴﺘﻄﻴﻊ أن ﻧﺜﺒﺖ أن اﻟﺘﺤﻜﻢ اﻹﺷﻌﺎﻋﻲ اﻟﻐﻴﺮ ﻣﺒﺎﺷﺮ ﺑﺤﻠﻘﺔ اﻻﺳѧﺘﻄﺎﻋﺔ وﺑﻤﻨﻈﻤѧﺎت PI ﻟﻼﺳѧﺘﻄﺎﻋﺔ اﻟﻔﻌﻠﻴѧﺔ واﻟﺮدﻳѧﺔ ﻳѧﺸﻜﻞ ﺣѧﻼ ﻋﻤﻠﻴﺎ وﻣﻬﻤ ﺎ ﻷﻧﻈﻤﺔ ﺗﻮﻟﻴﺪ اﻟﻄﺎﻗﺔ، ﺧﺼﻮﺻﺎ ﻓﻲ أﻧﻈﻤѧﺔ ا ﻟﻄﺎﻗѧﺔ اﻟﻬﻮاﺋﻴѧﺔ، ﻻن هѧﺬا اﻷﺧﻴѧﺮ ﻳѧﺴﻤﺢ ﺑﺎﻟﺤѧﺼﻮل ﻋﻠѧﻰ ﻧﻈѧﺎم ﺗﺤﻜѧﻢ ﻓﻌѧѧﺎل و ﻣﺘѧѧﻴﻦ ﻣѧѧﻦ اﺟѧѧﻞ ﺳѧѧﺮﻋﺔ ﻣﺘﻐﻴѧѧﺮة ﺑﺎﻹﺿѧѧﺎﻓﺔ اﻟѧѧﻰ اﻧѧѧﻪ ﻳﺘﻤﻴѧѧﺰ ﺑѧѧﺎﻟﺘﺤﻜﻢ ﻓѧѧﻲ ﺗﻴѧѧﺎرات اﻟѧѧﺪوار واﻟѧѧﺬي ﻳѧѧﺴﻤﺢ ﺑﺤﻤﺎﻳѧѧﺔ اﻟﻤﺎآﻨѧѧﺔ )DFIM ( وهﺬا ﺑﺎﻟﺘﺤﻜﻢ ﻓﻲ ﺷﺪة اﻟﺘﻴﺎر ﻣﻦ ﺟﻬﺔ و ﺿﻤﺎن ﻋﻤﻞ اﻣﺜﻞ ﻟﻠﻨﻈﺎم ﺑﺘﺨﻔﻴﻒ اﻵﺛﺎر اﻟﻨﺎﺟﻤﺔ ﻋﻦ اﻟﺘﻐ ﻴﺮات ﻓﻲ اﻟﻌﻮاﻣѧﻞ ﻣﻦ ﺟﻬﺔ أﺧﺮى . اﻟﻜﻠﻤﺎت اﻟﻤﻔﺎﺗﻴﺢ : • ﻣﺎآﻨﺔ ذات ﺗﺤﺮﻳﺾ ﻣﺰ ؛ج دو • ﺗﺤﻜﻢ إﺷﻌﺎع؛ • ﻣﻨﻈﻤﺎت PI ؛ • ﻣﺤﻮل ﻣﺼﻔﻮف ؛ • ﺗﻘﻨﻴﺔ Venturini؛ • ﻧﻈﺎم آﻬﺮوﻣﻴﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ﻟﺘﺤﻮﻳﻞ اﻟﻄﺎﻗﺔ ﺑﺴﺮﻋﺔ ﻣﺘﻐﻴﺮة . _ﻣﻠﺨﺺRésumé_ Abstract R.2 Contrôle des Puissances Active et Réactive de la Machine à Double Alimentation (DFIM) Résumé: Cette thèse traite la modélisation, le contrôle et la simulation d'un système de conversion électromécanique d'énergie électrique à base d'une machine à double alimentation (DFIM) connectée directement au réseau et pilotée par son rotor via un convertisseur matriciel. L'idée, consiste à implémenter un système de contrôle découplé des puissances active et réactive générées par le stator de la DFIM afin d'assurer de hautes performances et une meilleure exécution de la DFIM d'une part, et de rendre le système insensible aux perturbations extérieures et aux variations paramétriques d'autre part. En premier lieu, nous avons commencé par une étude de l'état de l'art, du régime permanent et de modélisation de la DFIM; en suite nous avons effectué également une étude de modélisation et de simulation sur le convertisseur matriciel contrôlé par la technique de modulation de Venturini, vu que cette dernière présente un taux d'harmoniques réduit et offre la possibilité d'obtenir un fonctionnement avec un facteur de puissance unitaire à l'entrée de celui-ci. En deuxième lieu nous avons adopté un contrôle vectoriel basé sur l'orientation du vecteur tension statorique suivant le référentiel synchrone lié au champ tournant pour contrôler les puissances active et réactive. A fin de valider et de tester le système de conversion complet (DFIM, convertisseur matriciel, Algorithmes de contrôle), une étude de simulation sous l'environnement Matlab a été effectuée. D'après les résultats obtenus, nous pouvons confirmer que le contrôle vectoriel indirect avec des boucles de puissances active et réactive à base de régulateurs PI constitue une solution viable et attractive pour les systèmes de génération à vitesse variable notamment dans les systèmes éoliens, de même qu'il présente l'avantage de contrôler les courants rotorique et ce qui permet d'assurer la protection de la DFIM par limitation des courants d'une part, et d'assurer un fonctionnement optimal du système de conversion en minimisant les éventuels soucis liés aux variations des paramètres. Mots-Clés: • machine à double alimentation; • contrôle vectoriel; • régulateurs PI; • convertisseur Matriciel; • technique de Modulation de Venturini; • système de Conversion à vitesse variable. _ﻣﻠﺨﺺRésumé_ Abstract R.3 Control of active and reactive powers of a doubly fed induction machine (DFIM) Abstract: This thesis treats the modeling, the control and the simulation of an electrical power electromechanical conversion system based on the doubly fed induction connected directly to the grid by the stator and fed by a matrix converter machine on the rotor side. The uploads/Litterature/ controle-des-puissances-active-et-reactive-de-la-machine-a-double-alimentation-dfim-pdf 1 .pdf