Commande d'un aérogénérateur à base d'une machine asynchrone à cage connectée au réseau à travers un convertisseur AC-DC-AC

Abstract

Ce travail présente l’étude et la commande de la machine asynchrone pour la production de l’énergie éolienne. Pour ce faire, un modèle est établi pour chaque composant de l’éolienne (Turbine, MAS et cascade redresseur –onduleur) et une commande vectorielle de la machine est effectuée. La technique de commande par MLI triangulo-sinusoïdale est appliquée à l’onduleur et le redresseur est commandé par la technique de la MLI à hystérésis pour éviter la dégradation du réseau. Les performances et les avantages des convertisseurs à trois niveaux vis-à-vis des convertisseurs à deux niveaux sont également montrées à partir d’une étude détaillée. Cette étude est conclue par la simulation de l’ensemble de l’éolienne. Nous pouvons ainsi constater la capacité de la MAS à intégrer ce genre d’application. Dans le premier chapitre, nous allons présenter un état de l’art des différents types d’éoliennes. On verra également les tendances actuelles et les solutions les plus utilisées de nos jours en matière de génératrice et de l’électronique de puissance utilisées. Ceci nous permet de choisir le type de génératrice et la technique utilisée pour l’éolienne. Le deuxième chapitre est consacré à la production d’énergie électrique par la génératrice qui est dans notre cas une machine asynchrone à cage. Cette dernière présente plusieurs avantages; elle est de conception simple, robuste, peu coûteuse à l’achat et à l’entretien. Puis, nous passerons à l’élaboration de sa commande. Nous traiterons quelques notions théoriques de la commande vectorielle, mais nous nous baserons surtout sur la commande directe par orientation du flux rotorique. Nous mettrons en oeuvre la simulation de cette commande par le logiciel MATLAB. Dans le chapitre trois, nous nous intéresserons à la liaison du stator avec le réseau. Cette liaison est une cascade composée d’un onduleur de tension commandé par une MLI triangulosinusoïdale, d’un bus continu composé d’un condensateur lissant la tension et d’un redresseur commandé par une MLI à hystérésis. Cette commande a été prise en compte afin d’éviter de polluer le réseau électrique en lui injectant des courants harmoniques importants. Ensuite, nous étudierons les convertisseurs à trois niveaux à structure NPC. Cette structure permet d’une part de réduire les contraintes sur les interrupteurs et d’autre part d’améliorer la forme de la tension fournie par l’onduleur. Dans le quatrième chapitre seront abordées; la modélisation de la turbine et l’élaboration d’une commande adéquate pour transformer le maximum de puissance disponible. Une simulation du modèle global d’une chaine éolienne est effectuée nous permettant ainsi de vérifier la viabilité d’un tel système dans un dispositif éolien.