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Etude d’une Chaine de Conversion de l’Energie Eolienne
Thesis · January 2019
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Naim Cherfia
LGEC – Research Laboratory
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République Algérienne Démocratique et
Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur
et de la Recherche Scientifique
Université des Frères Mentouri de Constantine
Faculté des Sciences de la Technologie
Département d’Electrotechnique
N° de série : …………….
N° d’ordre : …………….
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Pour l’Obtention du diplôme de
DOCTORAT EN SCIENCES
Spécialité: ELECTROTECHNIQUE
Option : Modélisation et commande des machines électriques
Etude d’une Chaine de Conversion de l’Energie Eolienne
Présentée par :
CHERFIA Naim
Magister en Electrotechnique
Thème
Soutenue le : 07 / 11 / 2018
Président
Devant le Jury :
CHENNI Rachid
Professeur
Univ. des Frères Mentouri Constantine
Rapporteur
KERDOUN Djallel
Professeur
Univ. des Frères Mentouri Constantine
Examinateur
HOUABES Mourad
Professeur
ESTI Annaba
Examinateur
BENOUDJIT Djamel
MCA
Univ. Mostapha Benboulaid Batna2

Remerciements
Avant tous, Nous remercions en premier lieu notre dieu de nous donner la santé et la
patience pour avoir terminer ce travail.
Je remercie très vivement monsieur Kerdoun Djallel, Professeur à l’Université des frères
Mentouri Constantine 1, de m’avoir confié le sujet, et de l’aide précieuse qu’il a toujours bien
voulu m’apporter. Qu’il trouve ici l’expression de ma sincère reconnaissance.
J’adresse mes chaleureux remerciements également aux membres du jury, qui ont accepté
d’évaluer ce travail et ce mémoire :
Monsieur Chenni Rachid, Professeur à l’Université des frères Mentouri Constantine1, qui
m’a fait l’honneur de présider le jury de thèse.
Monsieur HOUABES Mourad, Professeur à l’école supérieure des technologies
industrielles Annaba, qui m’a fait l’honneur de participer à ce jury en qualité d’examinateur
de thèse.
Monsieur Benoudjit Djamel, Maître de conférences à l’université Mostapha Benboulaid
Batna 2, qui m’a fait l’honneur de participer à ce jury en qualité d’examinateur de thèse.
Mes vifs remerciements vont également à l’ensemble des enseignants de l’institut
d’électrotechnique de l’université Constantine 1 pour la formation qu’ils nous ont assuré au
long de notre cursus universitaire.
Mes vifs remerciements vont également à tous ceux qui ont participé de prés ou de loin
à l’élaboration de ce travail, en particulier.

Dédicaces
ﻢﺴﺑ ﷲ ةﻼﺼﻟاو مﻼﺴﻟاو ﻰﻠﻋ لﻮ ﺳر ﷲا ﻰﻠﺻ ﷲ ﻪﻴﻠﻋ ﻢﻠﺳو أ ﺎﻣ ﺪﻌﺑ:
ﻞﻤﻌﻟا اﺬﻫ يﺪﻫا
ﻰﻟإ ﻲﻣأﷲا ﺎﻬﻤﺣر
ﻰﻟإ يﺪﻟاو ا ﺰﻳﺰﻌﻟ ﻆﻔﺣه
ﷲا
ﻰﻟإ ﺖﺟوزو ي ﻲﻨﺑأ أﺲﻧ .
ﻰﻟإ ﻲﺘﺧأ خأوتوي
ﻰﻟإ ﻊﻴﻤﺟ ءﺎـﻗﺪﺻﻷا ءﻼﻣﺰﻟاو
ﻢﻜﻟ ﺎﻌﻴﻤﺟ ﺮﻜﺸﻟا ﻞﻳﺰﺠﻟا.

Sommaire
Sommaire
Sommaire ................................................................................................................................iv
Introduction générale ....................................................................................................... 1
chapitreI Etat de l’art et généralités sur les systèmes éoliens .............................................. 5
I.1 Introduction ....................................................................................................................... 6
I.2 Histoire de l'énergie éolienne ............................................................................................. 7
I.3 Situation actuelle et perspectives d'avenir ........................................................................ 12
I.4 Formation du vent ........................................................................................................... 15
I.5 Puissance r écupér able par une turbine (Loi de Betz) ....................................................... 15
I.6 Définition de l'énergie éolienne ........................................................................................ 17
I.7 Classification des éoliennes .............................................................................................. 18
I.7.1 Éoliennes à axe vertical ....................................................................................................................... 18
I.7.2 Éoliennes à axe horizontal ................................................................................................................... 19
I.7.3 Principaux composants d’une éolienne à axe horizontal ..................................................................... 20
I.8 Classification des systèmes éoliens par rapport à la vitesse ............................................. 22
I.8.1 Eoliennes à vitesse fixe ....................................................................................................................... 22
I.8.2 Eoliennes à vitesse variable ................................................................................................................. 23
I.9 Conclusion ....................................................................................................................... 35
chapitreII Modélisation et commande d’un système éolien à base de la MADA ................ 36
II.1 Introduction ................................................................................................................... 37
II.2 Modélisation globale du système éolien à vitesse variable basé sur une MADA .............. 37
II.2.1 Description du système aérogénérateur ............................................................................................. 37
II.2.2 Modélisation du Vent ......................................................................................................................... 38
II.2.3 Modélisation du système éolien ......................................................................................................... 39
II.2.4 Modélisation du Multiplicateur : ........................................................................................................ 43
II.2.5 Modélisation de l’Arbre Mécanique : ................................................................................................ 44
II.2.6 Stratégie d’extraction du maximum de la puissance "MPPT" ........................................................... 48
II.2.7 Calcul d’un régulateur PI à avance de phase ...................................................................................... 48
II.2.8 Résultats de simulation ...................................................................................................................... 50
II.3 Modélisation dynamique de la MADA ............................................................................ 52
II.3.1 Modèle de la MADA dans le repère triphasé- triphasé ...................................................................... 52
II.3.2 Hypothèses simplificatrices ............................................................................................................... 53
II.3.3 Mise en équations électriques ............................................................................................................ 54
II.3.4 Utilisation de la transformée de PARK à la MADA .......................................................................... 57
II.3.5 Équation de la MADA dans le repère de Park ................................................................................... 59
II.3.6 Choix du référentiel biphasé .............................................................................................................. 60
II.3.7 Référentiel lié au stator (α, β) : .......................................................................................................... 60
II.3.8 Référentiel lié au champ tournant (d, q) : .......................................................................................... 61
II.3.9 Equations de la puissance et du couple .............................................................................................. 61
II.3.10 Equation mécanique ......................................................................................................................... 63