Etude d’un groupe électrogène à base d’une génératrice asynchrone

Abstract

L’objectif de ce mémoire est d’étudier les groupes électrogènes de petite puissance à base d’une GAS en fonctionnement autonome, dans le cas de l’alimentation des sites isolés ou des micro-réseaux autonomes. Dans le premier chapitre, nous avons donné une description générale du groupe électrogène et les différentes parties relatives à son fonctionnement, nous avons présenté les types de génératrice utilisées dans les groupes électrogènes. Enfin, pour des raisons de robustesse et de prix de revient, nous avons retenu le groupe électrogène de petite puissance utilisant la MAS pour effectuer son étude. Le deuxième chapitre a été dédié à établir les modèles mathématiques de différentes parties du groupe électrogène. Dans un premier lieu, nous avons donné le modèle mathématique de la MAS (Equations électriques, magnétiques et mécaniques) dans son référentiel triphasé (abc). Puis, nous avons réduit l’ordre du système par une transformation de PARK. En partant du modèle de la MAS, nous avons élaboré le modèle mathématique de la génératrice en régime linaire et non-linéaire. En dernier lieu, nous avons présenté le modèle simplifié du moteur thermique. Nous avons consacré le troisième chapitre à la simulation et l’identification des paramètres de la GAS. Dans ce cadre, nous avons procédé en premier lieu à l’identification des paramètres de la machine de test à travers des essais classiques en utilisant deux méthodes de mesure différentes qui ont abouti à des résultats approximativement identiques. Dans la deuxième partie, nous avons validé les paramètres identifiés et le modèle mathématique par une simulation numérique du fonctionnement de la machine en mode moteur. Ensuite, nous avons étudié le phénomène de l’auto-amorçage de la GAS débitant sur un banc capacitif, où nous avons utilisé deux modèles linéaires et non-linéaire. Les résultats de la simulation montrent bien que le modèle linéaire n’est pas adapté pour l’auto-amorçage. Ce qui nous a mené à utiliser le modèle non-linéaire basé sur la saturation du circuit magnétique pour effectuer des tests sur les performances de la GAS auto-excitée connectée à des différentes charges équilibrées et déséquilibrées. Les résultats des tests ont mis en évidence l’influence de la charge sur la valeur de la fréquence et de la tension de la génératrice. L'utilisation de la MAS auto-excitée dans un groupe électrogène doit prendre en considération les limites de fonctionnement observées. Celles-ci concernent notamment les variations des tensions et de la fréquence lors des impacts de charge, d’où la nécessité d’une commande afin de maintenir constantes la tension et la fréquence. Les risques de démagnétisation en cas de surcharge de la machine sont également à prendre en compte car ils nécessitent une intervention externe, ou une phase de fonctionnement spécifique afin de remagnétiser la machine. Pour la suite de ce travail, plusieurs pistes peuvent être envisagées et qui peuvent faire l’objet d’un projet futur de recherche. Il peut s’agir, par exemple de :L’étude en boucle fermée pour travailler à fréquence et tension constantes ; ? L’étude complète de ce groupe électrogène.