Contribution à l’étude et Commande d’un couplage des systèmes hybrides (réseau et centrale électrique à base d’une machine synchrone) pour la production d’énergie

Abstract

L’énergie éolienne est la ressource énergétique renouvelable qui connaît la croissance la plus rapide. Elle est propre et joue un rôle crucial dans la mise en place d'un contexte de qualité pour le développement durable. Ce travail se concentre sur l'étude des techniques de commande robuste appliquées à la génératrice, avec pour objectif d'optimiser la production d'énergie éolienne, en mettant particulièrement l'accent sur les éoliennes équipées d'un générateur synchrone à rotor bobiné (GSRB). Pour atteindre cet objectif, la thèse est structurée en quatre parties. Dans le premier point, un rappel sur les systèmes de conversion de l’énergie éolienne et les concepts physiques régissant leurs fonctionnements sont présentés. Un aperçu sur les différents types d’éoliennes à axe vertical ou horizontal, leurs caractéristiques technologiques sont également exposées, suivies par un état de l’art sur la conversion électromécanique à travers les différents types de machines électriques utilisées et les convertisseurs qui leur sont associés. La deuxième partie est consacrée à la description du modèle de la partie mécanique de l'éolienne comprenant le multiplicateur, ainsi qu'à la modélisation de la partie électrique incluant la GSRB dans le repère (d,q). La troisième partie, est consacrée à la commande d’un aérogénérateur connecté au réseau électrique basé sur la GSRB. Des modèles analytiques de la turbine éolienne et les stratégies de commande MPPT (Maximum Power Point Tracking) ont été conçus en utilisant deux méthodes d’extractions de puissance sous l’environnement Matlab/Simulink. La commande vectorielle à base de régulateurs proportionnel-intégral PI a été appliquée. Dans la dernière partie, nous avons élaboré deux stratégies de contrôle pour le système éolien basé sur une GSRB. La première a été réalisée par le contrôleur FOPI optimisé avec l'algorithme AG, la seconde par un contrôleur adaptatif flou -GAFOPI. Ces contrôleurs sont conçus pour réguler l'échange de puissance réactive et active entre le stator de la machine et le réseau. Bien que les différences entre les deux contrôleurs en termes de suivi de consigne ne soient pas particulièrement importantes, nous avons constaté que le contrôleur adaptatif flou -GAFOPI est plus performant en termes de rapidité et de robustesse.