Modélisation et commande d'une machine asynchrone à double alimentation pour la production de l'énergie éolienne

Abstract

Ce travail présente la modélisation et la commande de la machine asynchrone à double alimentation (MADA) pour la production de l’énergie éolienne. Pour ce faire, un modèle a été établi pour chaque composant de l’éolienne (Turbine, MADA et cascade redresseur–onduleur). Afin d’atteindre le point de fonctionnement à puissance produite maximale (MPPT), une commande vectorielle en puissance active et réactive statorique a été élaborée. Le réglage de cette commande a été effectué par la synthèse de trois régulateurs linéaires: PI, IP, RST. Les performances du dispositif ont été analysées et comparées en termes de suivi de consigne, robustesse, et rejet de perturbations. La MADA étant pilotée par le rotor nous avons appliqué la technique de commande par MLI triangulosinusoïdale à l’onduleur. Pour éviter la dégradation du réseau nous avons commandé le redresseur en courant par la technique MLI à hystérésis. Cette étude a été conclue par la simulation de l’ensemble de l’éolienne. Nous avons pu ainsi constater la capacité de la MADA à intégrer ce genre d’application. Ce travail est structuré en cinq chapitres, ces derniers sont énoncés de la manière suivante: Le premier chapitre sera consacré à des généralités sur l’éolienne accompagnées d’un état de l’art sur la conversion électromécanique à travers les différents types de génératrices utilisées. Dans le second chapitre, une modélisation de la MADA sera reproduite. Celle-ci sera suivie par l’établissement de la stratégie de commande qui permettra à la machine d’avoir un fonctionnement à vitesse variable sur les quatre cadrans. Ceci est possible à travers la mise en place de la double alimentation. L’une constante au stator, l’autre variable par la tension et la fréquence au rotor. Cette stratégie consiste en la commande vectorielle en P et Q. Le troisième chapitre représentera la partie principale de cette étude. Il synthétisera trois types de régulateurs (PI.IP.RST). A partir des commandes mises en place dans le chapitre deux, nous obtiendrons neuf combinaisons liant chacun des régulateurs au mode de contrôle précédemment cité. Ainsi, une comparaison pourra être réalisée, grâce à la simulation dont une analyse s’en est émanée en terme de suivi de consignes, de résistance aux perturbations et de robustesse. Dans le chapitre quatre, nous nous intéresserons à la liaison du rotor avec le réseau. Cette liaison sera sous la forme d’une cascade composée d’un onduleur de tension commandée par une MLI triangulosinusoïdale à une porteuse, d’un bus continu composé d’un condensateur lissant la tension et d’un redresseur alimentant l’ensemble à partir du réseau. Ce redresseur sera commandé par une MLI à hystérésis. Cette commande a été prise en compte afin d’éviter de dégrader le réseau en lui injectant des courants harmoniques importants. Dans le cinquième chapitre seront abordées; la modélisation de la turbine et l’élaboration d’une commande adéquate pour le captage maximum de puissance disponible. Une simulation du modèle global d’une chaîne éolienne sera effectuée nous permettant ainsi de vérifier la viabilité d’un tel système dans un dispositif éolien. Étant donné l’engouement pour ce procédé de production d’électricité par la communauté universitaire, les entreprises et les pouvoirs publics, nous nous proposons de mettre en évidence quelques perspectives de recherche pour l’amélioration du dispositif.