Alimentation et commande d'une machine asynchrone à double alimentation

Abstract

Le travail présenté dans ce mémoire concerne, l’alimentation et commande d’une machine asynchrone à double alimentation et l’apport qu’elle pourra porter son application dans une chaîne de conversion éolienne. Après avoir présenté un état de l’art sur les éoliennes, les différentes structures d’alimentation et le type de génératrice utilisée, nous avons opté pour la machine asynchrone à double alimentation pilotée à travers les variables rotoriques. La modélisation de la machine asynchrone à double alimentation a été présentée, ainsi nous avons appliqué la commande vectorielle en puissance active et réactive statoriques. Ensuite nous somme intéressé à des cascades basées sur une machine asynchrone à double alimentation et des convertisseurs multi–niveaux. Les résultats de simulation obtenus ont permis l’évaluation des performances de l’application de la machine asynchrone à double alimentation dans le domaine éolien. Ce mémoire est constitué d’une introduction générale, six chapitres, une conclusion générale et une bibliographie. Le premier chapitre est consacrée à des généralités sur les éoliennes, suivies par un état de l’art sur la conversion électromécanique à travers les différents types de génératrices utilisées et les convertisseurs qui leur sont associés. Dans la deuxième chapitre, on présente la modélisation de la machine asynchrone à double alimentation. Sa mise en équation permettra de simuler son modèle, en l’alimentant par deux sources triphasées sinusoïdales parfaites; l’une au niveau du stator et l’autre au niveau du rotor qui est entraînée à une vitesse fixe. Le troisième chapitre consiste en application de la commande vectorielle en puissance active et réactive statoriques à la machine asynchrone à double alimentation. Le stator de la MADA est alimenté par une source triphasée et le rotor est connecté à un onduleur triphasé à MLI à deux niveaux, commandé par la stratégie triangulo-sinusoïdale. L’alimentation continue de l’onduleur est supposée constante. Le quatrième chapitre est un complément du chapitre précédent, où on se met dans le cas le plus pratique où l’alimentation de l’onduleur connectée au niveau du rotor est fourni par un convertisseur triphasé à MLI fonctionnant en redresseur. On aura donc, une cascade basée sur deux convertisseurs à deux niveaux. Pour pallier aux inconvénients liés aux convertisseurs classiques à deux niveaux, la cinquième partie traite une autre structure de convertisseurs dite « multi niveaux » tels que: l’onduleur à cinq niveaux, redresseurs à trois et à cinq niveaux. Nous soulèverons le problème d’instabilité des tensions au niveau des filtres intermédiaires entre les convertisseurs constituant chaque cascade. Par la suite, nous proposons une solution à ce problème en insérant en parallèle, avec chacune des capacités des filtres, un circuit dit «Pont de Clamping». Nous aborderons dans le sixième chapitre, la modélisation de la turbine éolienne et l’élaboration d’une commande adéquate pour le captage du maximum de puissance possible. Un asservissement du modèle global d’une chaîne de conversion éolienne sera fait, ainsi qu’une comparaison des résultats obtenus par l’utilisation des convertisseurs multi niveaux. Nous terminerons ce présent travail par une conclusion générale et quelques perspectives de recherche envisagées