Contrôle d’un système éolien connecté au réseau

Abstract

Notre travail a pour objectif l’étude, la commande et la simulation d’une chaine de conversion éolienne, constituée d’une turbine éolienne associée à une génératrice synchrone à aimants permanents. Cet ensemble de conversion de l’énergie éolienne est complété par un dispositif d’électronique de puissance afin de transmettre l’énergie électrique produite vers le réseau. Le premier chapitre a traité des généralités sur l’énergie éolienne (historique, définition, avantages et inconvénients). Puis nous avons présenté différents types d’éoliennes existant à savoir les éoliennes à axe vertical et à axe horizontal. Puis la comparaison entre les différentes génératrices utilisées dans ce domaine nous a permis de choisir de porter notre étude sur un système basé sur une machine synchrone à aimants permanents MSAP vu les avantages qu’elle présente. Dans le deuxième chapitre, nous avons élaboré la modélisation des différents composants du système éolien (turbine, MSAP, redresseur, bus continu, onduleur, filtre RL et réseau triphasé équilibré), nous avons présentés la modélisation des différentes équations régissant le fonctionnement de la MSAP dans le référentiel de Park. Le troisième chapitre était consacré au contrôle de la chaine de conversion éolienne, on utilisant le modèle mathématique de la turbine, une stratégie de commande MPPT a était réaliser afin de maximiser la puissance produite par la turbine, ainsi nous avons pu avoir un fonctionnement avec un rendement maximal en imposant le coefficient Cp à sa valeur optimale. La deuxième partie de ce chapitre est portée à la commande vectorielle de la génératrice synchrone à aimants permanents pilotée à l’aide d’un convertisseur électronique. Cette combinaison électrique nous a permis d’assimiler la MSAP à une machine à courant continu à excitation séparée. A la fin de ce chapitre nous avons présentés une étude détaillée sur une autre stratégie de commande appelée la commande directe de puissance (DPC). pour le contrôle du convertisseur côte réseau dans le but d’assurer le transfert optimal de puissance en garantissant une bonne qualité d’énergie, d’avoir des courants de forme d’ondes acceptables. Nous avons présentés les relations fondamentales sur la DPC à travers le contrôle des puissances active et réactive par la sélection d’une séquence des ordres de commutation (Sa, Sb, Sc) des semi-conducteurs de l’onduleur à partir d’une table de commutation. La sélection s’effectue sur la base des erreurs entre les références des puissances active et réactive et les valeurs réelles (Pres et qres) fournies par deux comparateurs à hystérésis.Conclusion gNotre système éolien raccordé au réseau a été simulé dans le dernier chapitre, pour des profils du vent variables. Les résultats obtenus montrent que la commande MPPT permet dans toutes les conditions d’extraire le maximum de la puissance du vent. La commande vectorielle de la GSAP nous a permis d’obtenir un modèle équivalant à celui de la machine à courant continue à excitation séparée et la commande DPC a permis de contrôler la puissance injectée au réseau avec un facteur de puissance unitaire et une qualité d’énergie acceptable.