Option -MAITRISE DES Energies Commande v

R é p u b l i q u e A l g é r i e n n e D é m o c r a t i q u e e t P o p u l a i r e
M i n i s t è r e de l ’E n s e i g n e m e n t S u p é r i e u r et de la R e c h e r c h e S c i e n t i f i q u e
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M E M O I R E
Présenté à
L’ U N I V E R S I T É B A T N A 2
F a c u l t é d e T e c h n o l o g i e
D é p a r t e m e n t d ' E l e c t r o t e c h n i q u e
En vue de l’obtention du diplôme de
M A S T E R
E N E L E C T R O T E C H N I Q U E
Option –MAITRISE DES Energies
Par
SEBTI HAMZA
Licence en Electrotechnique - Université de Sétif
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Commande vectorielle appliquée à une MADA utilisée pour la
production d’énergie éolienne
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Mémoire soutenu le : 21/06/2017 devant le jury :
Proposé et dirigé par :
Dr. S REBOUH
Rachid Abdessemed
Président
Professeur
Université de Batna2
Drid Saïd
Examinateur
Professeur
Université de Batna2
Beziane Ali
Examinateur
Maître de Conférences
Université de Batna2
- Année universitaire 2016/2017

Dédicaces
Je dédie ce modeste travail
A Mes très chers parents
Mon père, Ma mère pour votre amour, sacrifices, pensées et
soutiens tout au long de mes années d’études et d’apprentissage.
Que ce travail soit le témoignage de vos prières, vos
encouragements et vos précieux conseils, et de tous les efforts
que vous n’avez cessé de déployer pour mon éducation et mon
instruction.
Aucune dédicace ne serait exprimée mon profond amour et
l’admiration que je vous porte.
A mes frères et ma sœur
A tous Mes professeurs et enseignants
A tous mes Amis
A tous ceux qui me sont chères.
Qu’ALLAH vous grade et vous procure la santé et la longue vie.
Hamza

Remerciements
Je remercie ALLAH le Tout-puissant de m’avoir donné le courage, la volonté et la
patience de mener à terme ce présent travail.
Je tiens à exprimer mes vifs remerciements et témoigner et ma profonde gratitude à
Mme S.Rebouh enseignante à l’université Batna 2, qui m’a honoré de son encadrement
et qui a accepté la lourde tâche de promoteur. Je lui exprime également ma profonde
reconnaissance pour son dévouement d’avoir bien voulu me faire profiter pleinement de
ses compétences scientifiques et encore de ses idées par les quelles il m’a orienté pour
l’accomplissement de ce travail.
Je remercie également Pr Rachid Abdessamed, Mr Drid Saïd, pour leur aide, leur
soutien, et leur entière disponibilité.
J'adresse aussi mes vifs remerciements aux membres de jurés qui m’ont fait
l'honneur d'être les examinateurs de ce travail.
J’adresse mes vifs remerciements et ma profonde gratitude à tous ceux qui ont
contribué de près ou de loin à l’aboutissement de ce travail, je tiens vivement à leur dire
merci.
Je remercie également les membres de laboratoire de recherche LEB.
Banta, le 21 /06 /2016

SOMMAIRE :
INTRODUCTION GENERALE .......................................................... 1
CHAPITRE 01
L’ETAT DE L’ART ET MODULISATION D’UNE EOLIENNE .......................... 4
1.1. Introduction ..................................................................................................................................................... 4
1.2. Généralité de l’énergie éolienne .............................................................................................................. 5
1.2.1. Le vent ................................................................................................................................................................... 5
1.2.2. Le rotor (turbine) ............................................................................................................................................. 6
1.2.3. Le générateur ..................................................................................................................................................... 6
1.3. Différents types d’aérogénérateurs ........................................................................................................ 7
1.3.1. Les turbines éoliennes à axe Vertical ....................................................................................................... 7
1.3.2. Les turbines éoliennes à axe horizontal .................................................................................................. 7
1.3.2.1. Les éoliennes en amant .............................................................................................................................. 8
1.3.2.1. Les éoliennes en aval ................................................................................................................................... 8
1.4. Architecture d’éolienne à axe horizontal ........................................................................................... 10
1.4.1. Le tour ................................................................................................................................................................. 10
1.4.2. Les pales ............................................................................................................................................................. 10
1.4.3. La nacelle ........................................................................................................................................................... 10
1.5. Différents types d’aérogénérateurs ...................................................................................................... 11
1.5.1. Eolienne à vitesse fixe .................................................................................................................................. 11
1.5.2. Eolienne à vitesse Variable ......................................................................................................................... 11
1.6. Comparaison entre les différentes configurations ......................................................................... 11
1.6.1. Structure d’une éolienne basée sur la MAS ......................................................................................... 12
1.6.2. Structure d’une éolienne basée sur la MSAP ....................................................................................... 13
1.6.3. Structure d’une éolienne basée sur la MADA ..................................................................................... 14
1.7. Modélisation de la partie mécanique de la chaine de conversion ............................................ 16
1.7.1. Model du vent .................................................................................................................................................. 16
1.7.2. Modèle de la turbine ..................................................................................................................................... 17
1.7.3. Le multiplicateur ............................................................................................................................................ 19
1.7.4. Equation dynamique de la turbine .......................................................................................................... 19
1.8. Les stratégies de la commande de la turbine ................................................................................... 20
1.8.1. Zones de fonctionnement de l'éolienne ................................................................................................ 20
1.8.2. Les techniques de commande d’une turbine ...................................................................................... 21
1.8.2.1. Stratégie de commande MPPT .............................................................................................................. 21
1.8.2.2. Système d’orientation des pales ........................................................................................................... 23

SOMMAIRE :
1.9. Les résultats de simulation de la turbine ........................................................................................... 24
1.10. Conclusion ................................................................................................................................................... 25
Chapitre 02
LA MACHINE DOUBLE ALIMENTATION A ROTOR BOBINE (MADA) ............. 26
2.1. Introduction ................................................................................................................................................... 26
2.2. Structure de la machine double alimentée ...................................................................................... 27
2.3. Modes de fonctionnement .......................................................................................................................................... 27
2.3.1. Mode moteur hyposynchrone ................................................................................................................... 28
2.3.2. Mode moteur hypersynchrone ................................................................................................................. 28
2.3.3. Mode générateur hyposynchrone ........................................................................................................... 28
2.3.4. Mode générateur hypersynchrone ............................................................................................................ 29
2.4. Modes de fonctionnement .......................................................................................................................................... 29
2.4.1. MADA à énergie rotorique dissipée ........................................................................................................ 29
2.4.2. MADA structure de Kramer........................................................................................................................ 30
2.4.3. MADA avec cyclo convertisseur ............................................................................................................... 30
2.4.4. MADA «structure de Scherbius avec convertisseurs MLI » ......................................................... 31
2.5. Avantages et inconvenants de la MADA ................................................................................................................ 32
2.5.1. Les avantages ................................................................................................................................................... 32
2.5.2. Les inconvénients de la MADA .................................................................................................................. 32
2.6. Application de la MADA ............................................................................................................................................... 32
2.6.1. Application moteur ........................................................................................................................................ 32
2.6.2. Application générateur ................................................................................................................................ 33
2.7. Modélisation des moteurs asynchrones à double alimentation ................................................................. 33
2.7.1. Hypothèses simplificatrices ....................................................................................................................... 33
2.7.2. Equation électrique ...................................................................................................................................... 34
2.7.3. Équations magnétiques .............................................................................................................................. 34
2.7.4. La transformée de Park ............................................................................................................................ 35
2.7.5. Application de la transformation de Park ........................................................................................... 36
2.7.6. Mise sous forme d’équation d’état ...................................................................................................... 38
2.8 RESULTATS DE SIMULATION .................................................................................................................................. 38
2.8.1. Résultats de simulation fonctionnement moteur (MADA) ........................................................ 38
2.8.2. Résultats de simulation fonctionnement générateur (GADA) à vitesse fixe ......................... 40
2.8.3. Le résultat de la simulation de la GADA a vitesse variable .......................................................... 42
2.9. Conclusion ......................................................................................................................................................................... 44