Modélisation de la machine asynchrone à double alimentation en vue de son utilisation comme aérogénérateur

Abstract

La machine asynchrone présente des avantages comme la robustesse, la simplicité de construction donc un coût moindre etc. Le générateur asynchrone est utilisé dans la conversion de l’énergie éolienne, où celle-ci se divise en deux grandes catégories: l'éolien de proximité où les machines sont très souvent autonomes et de petites puissances (alimentation des endroits isolés), et le grand éolien où l'énergie électrique est produite directement sur le réseau de distribution avec des machines de plusieurs centaines de kW, voire de plusieurs MW. Dans la première partie de notre travail nous avons réalisé une étude sur les limites d'utilisation du générateur autonome. Nous avons modélisé la machine en tenant compte de son excitation et de la charge en régime équilibré. Le cas du régime déséquilibré est étudié en simulation. La deuxième partie de ce mémoire est consacrée à la production d’électricité sur un réseau grâce à une machine asynchrone à double alimentation. L’originalité de cette machine, utilisée dans un système éolien, et de pouvoir contrôler l’échange de puissance entre le stator et le réseau en agissant sur les signaux rotoriques via un convertisseur bidirectionnel. Dans cette optique une commande vectorielle en puissance active et réactive statoriques est mise en œuvre. Ce mémoire est structuré comme suit: Le premier chapitre présente un rappel sur les performances et les limites de l'utilisation d'une machine asynchrone à cage d'écureuil auto excitée par un banc de capacités. Pour mener à cette étude, la machine est placée dans plusieurs configurations de charges et de capacités et le régime équilibré et déséquilibré est également étudié. Dans Le deuxième chapitre, on présentera des généralités sur la MADA, ses applications, ses variantes de fonctionnement et ses avantages 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. Ainsi la modélisation de la MADA est présente, sa mise en équation permettra de simuler sont modèle dans le mode moteur et générateur, ceci a pour objectif la connaissance du comportement de ce type de machine dans ses différents régimes de fonctionnement. Le troisième chapitre sera consacré à la commande vectorielle en puissance active et réactive statorique de la machine asynchrone à double alimentation qui est entraînée par une vitesse fixe. Le stator de la MADA et alimentée par une source triphasée et le rotor est connectée à un onduleur triphasé à MLI, commandé par la stratégie triangulo- sinusoïdale. L’alimentation continue de l’onduleur est supposée constante. Les résultats de simulation par Matlab/Simulink seront présentés. Le quatrième chapitre on a étudié le système complet: machine asynchrone double alimentation–convertisseur. On se met dans le cas le plus pratique ou l’alimentation de l’onduleur connectée au niveau du rotor est fournie par un convertisseur triphasé à MLI fonctionnant en redresseur. On aura donc, une cascade basée sur deux convertisseurs à deux niveaux. L’intégration de la MADA dans un système éolien, est le sujet de la dernière parti de cette mémoire. La modélisation de la turbine et l’élaboration d’une commande adéquate pour le captage du maximum de puissance possible seront faites. Enfin, ce travail sera terminé par une conclusion générale et quelques perspectives de recherche envisagées.