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Optimisation du contrˆ ole commande d’un syst` eme hydraulique r´ eversible ` a

Optimisation du contrˆ ole commande d’un syst` eme hydraulique r´ eversible ` a vitesse variable Lakhdar Belhadji To cite this version: Lakhdar Belhadji. Optimisation du contrˆ ole commande d’un syst` eme hydraulique r´ eversible ` a vitesse variable. Engineering Sciences [physics]. Universit´ e de Grenoble, 2013. French. <tel- 00881633v1> HAL Id: tel-00881633 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00881633v1 Submitted on 8 Nov 2013 (v1), last revised 22 Jan 2014 (v2) HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entiﬁc research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destin´ ee au d´ epˆ ot et ` a la diﬀusion de documents scientiﬁques de niveau recherche, publi´ es ou non, ´ emanant des ´ etablissements d’enseignement et de recherche fran¸ cais ou ´ etrangers, des laboratoires publics ou priv´ es. THÈSE Pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE GRENOBLE Spécialité : Génie Arrêté ministériel : 7 août 2006 Présentée par Lakhdar BELHADJI Thèse dirigée par Seddik BACHA et dirigée par Daniel ROYE préparée au sein du Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble dans l'École Doctorale Electronique, Electrotechnique, Automatique & Traitement du signal Optimisation du contrôle commande d’un système hydraulique réversible à vitesse variable Thèse soutenue publiquement le « 08/07/2013 », devant le jury composé de : M. Cristian NICHITA Professeur des universités, Université du Havre, Président M. Mohamed El Hachemi BENBOUZID Professeur des universités, Université de Brest, Rapporteur M. Benoît ROBYNS Professeur, L2EP, HEI, Rapporteur M. Toufik REKIOUA Professeur des universités, Université de Bejaia, Algérie Examinateur M. Nicolas PERISSAIN Docteur, ALSTOM, Invité M. Iulian MUNTEANU Docteur, GIPSA-lab Grenoble, Invité M. Seddik BACHA Professeur des universités, Université Joseph Fourier Grenoble, Directeur M. Daniel ROYE Professeur Emérite, Institut polytechnique de Grenoble, Directeur A la mémoire de mon père Slimane, A la mémoire de ma mère Roukaia "Et par miséricorde, abaisse pour eux l’aile de l’humilité, et dis : ô mon Seigneur, fais-leur, à tous deux, mi- séricorde comme ils m’ont élevé tout petit." le noble Coran, S17/V24 Avant-propos Le travail présenté dans cette thèse s’est déroulé au sein de l’équipe Système et réseau électrique (Syrel) du laboratoire de génie électrique de Grenoble (G2Elab). Cette thèse a été financée par une bourse du gouvernement algérien. Ce travail s’inscrit dans une démarche plus vaste visant à intégrer de plus larges échelles les systèmes à base des énergies renouvelables. Le sujet traité est "Optimisation du contrôle commande d’un système hydraulique réversible à vitesse variable". Tout d'abord, je tiens à exprimer mes vifs remerciements à M. Seddik bacha, Professeur des universités à l’université de Joseph Fourier de Grenoble, pour avoir dirigé cette thèse, je ne peux que vous dire un énorme merci pour tout : la science, les conseils, l’humanité, les discussions enrichissantes que nous avons porté tout au long des trois années de thèse, le support moral et enfin merci d’avoir accepté de m’encadrer dès le premier courriel de prise de contact. M. Daniel Roye, Professeur Emérite à l’institut Polytechnique de Grenoble mon deuxième directeur de thèse, je vous dis ‘grand merci’ pour tous les encouragements, les discussions scientifiques et autres et les sages conseils. J’exprime ma profonde gratitude à M. Christian Nichita, Professeur à l’Université du Havre, pour avoir accepté la présidence du jury et pour ces remarques pertinentes et ces questions enrichissantes. Mes sincères remerciements s’adressent également à M. Mohamed El Hachemi Benbouzid, Professeur à l’Université de la Bretagne Occidentale, et à M. Benoît Robyns, Directeur de Recherche à l’Ecole des Hautes Etudes d'Ingénieur (HEI) de Lille pour m’avoir fait l’honneur d’accepter d’être rapporteurs de cette thèse. J'ai apprécié vos remarques pertinentes et vos questions qui ont montré votre intéressement au sujet. Je tiens à noter que vos commentaires m'ont aidé à prendre davantage de recul sur le travail accompli. Merci encore une fois pour vos investissements en temps en jugeant le travail et en étant présent à la soutenance. Je tiens à remercier de même M. Toufik Rekioua, Professeur à l’université de Bejaïa en Algérie pour avoir accepté de faire partie du jury de cette thèse. Je souhaite remercier spécialement et vivement M. Iulian Munteanu Docteur au laboratoire GIPSA-lab, Grenoble. Merci d’avoir accepté d’être parmi le jury de ma thèse et un ii énorme merci pour vous aides et vos conseils pour la partie expérimentale et votre large disponibilité. Je voudrais remercier également M. Nicolas Perrissin-Fabert ingénieur à ALSTOM Grenoble pour avoir accepté de faire partie du jury de ma thèse. Je voudrais remercier M. Axel Rumeau ingénieur de laboratoire au G2elab pour ces aides pour la partie expérimentale, sa disponibilité et sa patience. Je souhaiterais aussi remercier tous les membres de l’équipe Syrel et en particulier Mathieu Hauck pour son aide, Harun Turker pour les discussions scientifique et autres, mes amis Ali Jazzar, Achour Ales, Aissani Mohammed, Dahmane Rabah, Djamel Hadbi, Zaki, Dedier, Meheidinne... Pour la prunelle de mes yeux, mes filles, Roukaia Ines et Maria, vos beaux sourires m’ont donne l’énergie de continuer. Vous m’avez toujours demandé “Papa, tu peux jouer avec nous? et ma réponse est « Ouiiiiiiiiii ». Pour le nouveau débarqué dans ma petite famille « Adem » qui est venu au monde quelques jours avant ma soutenance de thèse. A ma femme Karima, sans que rien ne serait possible, la seule personne qui a partagé avec moi les moments d’inquiétude avant ceux de joie, pendant ces trois années de thèse. Son soutien et ses mots m’ont toujours aidé à dépasser les moments difficiles. Il n’y pas de mots suffisamment forts pour lui exprimer ma gratitude. Je la remercie énormément pour la compréhension, la patience et l’amour dont elle a fait preuve durant ces années. Je me dois donc de lui dédier personnellement ce travail. Je remercie très particulièrement mon frère Hussein Dogan pour ces aides et son soutien moral. J'en arrive à mes derniers mots qui sont ceux révélant mes plus profonds remerciements. Elles sont adressées à mes responsables en Algérie et en premier M. Hadji Zerhouni, pour la confiance qu’il m’a accordé pour poursuivre mes études et pour l’intérêt qui porte à la formation et à la recherche, Mr Abba Abdelhamid, pour ses encouragements et sa confiance. Je remercie aussi toutes les personnes qui on participer de près ou de loin pour la réussite de mon travail. Lakhdar BELHADJI Le 05 Octobre 2013 Publications Articles en conférence nationale: 1. L.Belhadji, S. Bacha, D. Roye ’Contrôle commande d’une microcentrale hydraulique à vitesse variable’ Conférence nationale d'Electrotechnique du Futur, EF'11, Belfort, France, Décembre 2011 Articles en conférences internationales: 1. L.Belhadji, S. Bacha and D. Roye ‘Modeling and control of variable-speed micro- hydropower plant based on Axial-flow turbine and permanent magnet synchronous generator (MHPP-PMSG)’ IECON 2011 - 37th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society , 7-10 Nov. 2011, Melbourne. 2. L.Belhadji, S. Bacha and D. Roye ‘Direct Power Control of variable-speed micro- hydropower plant based on propeller turbine’ Electrical Machines (ICEM), 2012 XXth International Conference, 2-5 Sept. 2012, Marseille. 3. L.Belhadji, S. Bacha and D. Roye ‘Experimental validation of direct power control of variable speed micro-hydropower plant’ IECON 2012 - 38th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society , 25-28 Oct. 2012, Montreal. 4. L.Belhadji, S. Bacha, I. Munteanu and D. Roye ‘Control of a Small Variable Speed Pumped-Storage Power Plant’ International Conference on Power Engineering, Energy and Electrical Drives, POWERENG-2013 13-17 May 2013 –Istanbul. Articles en revues internationales: 1. L. Belhadji, S. Bacha, I. Munteanu, A. Rumeau, and D. Roye, “Adaptive MPPT applied to variable speed micro-hydropower plant” IEEE Trans on Energy Conversion Volume: 28, Issue: 1 Page(s): 34 – 43, March 2013. iv Notations Nom Symbol Unité Vecteur flux inducteur fs ϕ WB Module du flux inducteur fs ϕ WB Angle électrique du rotor de la génératrice G θ degré Densité volumique de l’eau ρ Kg/m3 Vitesse de rotation de l’arbre Ω rad/s Coefficient d’amortissement ζ - Couple de la génératrice TG Nm Couple de la turbine TT Nm Vecteur courant statorique s i A Composante du courant statorique suivant l’axe d sd i A Composante du courant statorique suivant l’axe q sq i A Courant dans le bus DC Idc A Inertie totale J Kg/m2 Inductance statorique suivant l’axe d Ld H Inductance statorique suivant l’axe q Lq H Résistance statorique Rs Ω Période d’échantillonnage Te s Tension du bus DC Udc V Débit de l’eau w Q m3/s Hauteur de la chute H m Composante de la tension statorique suivant l’axe d sd v V Composante de la tension statorique suivant l’axe d sq v V Coefficient de l’algorithme MPPT K - Coefficient d’incrémentation pour le MPPT Kup - Coefficient de décrémentation pour MPPT Kdown - Puissance active P Watt Puissance réactive Q Watt Puissance mécanique de la turbine PT Watt Puissance hydraulique Ph Watt vi Nom Symbol Unité Rendement de la turbine η % Composante du courant de la génératrice -l’axe d dG i A Composante du courant de la génératrice -l’axe d dq i uploads/Litterature/ optimisation-du-controle-commande-d-x27-un-systeme-hydrolique-a-vitesse-variable.pdf