Etude du générateur asynchrone pour l'utilisation dans la production de l'énergie éolienne

Abstract

Ce travail présente l’étude et l’utilisation de la génératrice asynchrone dans la production de l’énergie éolienne. Pour ce faire, un modèle de la turbine éolienne a été établi, puis de la génératrice asynchrone en régime linéaire et saturé. Deux types de génératrice ont fait l’objet de cette étude à savoir la génératrice asynchrone à cage d’écureuil en fonctionnement autonome et la génératrice asynchrone à double alimentation faisant appel à des dispositifs d’électronique de puissance et de commande vectorielle. Cette étude a été conclue par des résultats de simulation comparés à ceux de l’expérience, pour une validation des modèles. Le premier chapitre est consacré à la description et la modélisation du système éolien à travers les équations et les concepts physiques régissant son fonctionnement. Le second chapitre présente une étude sur la modélisation de la génératrice asynchrone en régime dynamique, linéaire et saturé à travers les équations électriques, de flux et de couple à l’aide de la transformation de R.H. Park et certaines hypothèses. Le troisième chapitre est consacré à une étude des performances et les limites de l'utilisation d'une génératrice asynchrone à cage d'écureuil auto-excitée par une batterie de capacités. Cela nous amène, à l’aide d’un modèle, à procéder aux calculs des capacités minimales à vide et en charge que nous avons utilisées dans les expériences faites au laboratoire de recherche en électrotechnique. Pour mener à bien cette étude, nous avons aussi effectué une simulation à l’aide de Matlab-Simulink, dont les résultats sont confrontés aux résultats expérimentaux. Le quatrième chapitre présente le fonctionnement d’une génératrice asynchrone à double alimentation (MADA) à vitesse variable ainsi que les grandeurs de commande utilisées lorsqu'elle est intégrée à un système éolien. Une modélisation dans un repère diphasé lié au champ statorique et une stratégie de commande vectorielle en puissances active et réactive statorique sont proposées. Dans ce même chapitre nous proposons, une synthèse du régulateur proportionnel-integral (PI), ainsi que des résultats obtenus par simulation. Les résultats obtenus dans ces investigations nous permettront de conclure sur les méthodes et outils utilisés, de valider nos modèles et d'envisager les perspectives et suites à donner à ce travail.