Thèse Etude d`un système de conversion de l`énergie

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA
RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI DE TIZI-OUZOU
FACULTE DE GENIE ELECTRIQUE ET D’INFORMATIQUE
DEPARTEMENT D’ELECTROTECHNIQUE
Thèse
présentée pour l'obtention du grade de
Docteur 3eme Cycle en Electrotechnique
par
Madjid SI BRAHIM
Thème
Etude d’un système de conversion de l’énergie
éolienne à base de la machine asynchrone
Soutenue publiquement le 16 Juin 2015 devant le jury
M. MEGHERBI Mohammed Professeur à l’UMMTO Président
M. HADDAD Salah Professeur à l’UMMTO Rapporteur
M. MEKHTOUB Saïd Professeur à l’ENP Alger Examinateur
M. BELASSEL Mohand Tahar M.C.A à l’UMMTO Examinateur
M. MANSOURI Rachid M.C.A à l’UMMTO Examinateur
Directeur de thèse : HADDAD Salah
Laboratoire des Technologie Avancées en Génie Electrique LATAGE, Département d’Electrotechnique
Faculté de Génie Electrique et d’informatique, université Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou

Dédicaces
A la mémoire de ma très chère mère
Affable, honorable, aimable : Tu représentes pour moi le symbole de la bonté par excellence,
la source de tendresse et l’exemple du dévouement qui n’a pas cessé de m’encourager et de
prier pour moi.
Ta prière et ta bénédiction m’ont été d’un grand secours pour mener à bien mes études.
Aucune dédicace ne saurait être assez éloquente pour exprimer ce que tu mérites pour tous les
sacrifices que tu n’as cessé de me donner depuis ma naissance, durant mon enfance et même à
l’âge adulte.
Tu as fait plus qu’une mère puisse faire pour que ses enfants suivent le bon chemin dans leur
vie et leurs études.
Je te dédie ce travail en témoignage de mon profond amour. Puisse Dieu, le tout puissant, le
plus miséricordieux, te préserver, t’accorder sa miséricorde et le vaste paradis.
A mon Père
Aucune dédicace ne saurait exprimer l’amour, l’estime, le dévouement et le respect que j’ai
toujours eu pour vous.
Rien au monde ne vaut les efforts fournis jour et nuit pour mon éducation et mon bien être.
Ce travail est le fruit de tes sacrifices que tu as consentis pour mon éducation et ma
formation.
Mes chers parents, mes frères et sœurs tiennent une place immense dans mon cœur. Ils
m’ont encouragé, soutenu et aidé tout au long de mes études. Ils ont su me donner toutes les
chances pour réussir. C’est grâce à leur lourd sacrifice que j’ai pu arriver à soutenir cette thèse,
je la leur dédie et les remercie de tout mon cœur.
Je dédie ce travail à mes amis, en particulier ROUAS Rabah, à la première promotion
LMD à UMMTO et spécifiquement celle d’électrotechnique.

Remerciements
Les travaux de recherche présentés dans cette thèse ont été réalisés au laboratoire des
techniques avancées du génie électrique (LATAGE) de l’université mouloud Mammeri de Tizi-
Ouzou.
Je tiens en premier lieu à remercier Monsieur HADDAD Salah, Professeur à l’UMMTO,
pour m’avoir accueilli dans son équipe et pour avoir accepté de diriger mes travaux de thèse.
Je tiens à le remercie chaleureusement pour ses qualités humaines, sa rigueur scientifique, sa
disponibilité, ses orientations fructueuses, ses encouragements et ses conseils. Son aide
précieuse et son soutien moral et scientifique sans relâche pendant cette période m’ont été d’un
très grand apport. Qu’il trouve, à travers cette thèse l’expression de ma profonde gratitude et
mon profond respect.
Je remercie également Monsieur Mohammed MEGHERBI, professeur à l’UMMTO pour
son aide, ses encouragements et pour m’avoir fait l’honneur d’accepter la présidence du jury
de ma soutenance.
Je tiens aussi à remercier Monsieur MEKHTOUB Saïd, Professeur à l’école nationale
polytechnique d’Alger (ENP), d’avoir accepté de me réserver un peu de son temps pour
examiner ce travail et faire partie du jury.
J’exprime mes remerciements à Monsieur MANSOURI Rachid, Maitre de conférences à
l’UMMTO, d’avoir accepté de faire partie du jury. Je serai heureux de toute remarque et
suggestion qu’il pourra me formuler.
Que Monsieur BELASSEL MOHAND TAHAR, Maitre de conférences à l’UMMTO, trouve
ici l’expression de mes vifs remerciements pour avoir accepté d’examiner ce travail et de
prendre part à mon jury de soutenance.
Je tiens en fin à adresser mes vifs remerciements à tous les membres du laboratoire
LATAGE à leur tête son directeur Mr le professeur BENAMROUCHE Nacereddine pour leur
aide, leur sympathie et leur soutien.

Table des matières
Introduction générale .......................................................................................................…...1
Chapitre I
Généralités sur les systèmes de conversion de l’énergie éolienne
I. Introduction ................................................................................................................................ 3
II. Etat de l’art ................................................................................................................................. 3
II.1 Etude du comportement de la GAAE en régime permanent ............................................. 3
II.2. Etude du comportement de la GAAE en régime dynamique ............................................. 6
II.3. Modes de prise en compte de la saturation dans le modèle dynamique de la GAAE ...... 7
III.2. Rappels sur les systèmes éoliens ............................................................................................... 7
III.1. Constitution d’une éolienne ............................................................................................... 7
III.1.1. Le mât .............................................................................................................................. 8
III.1.2. Le rotor ............................................................................................................................ 9
III.1.3. La nacelle ........................................................................................................................ 9
III.2. Accouplement mécanique de l’éolienne.......................................................................... 10
III.2.1. Eolienne à attaque directe............................................................................................. 10
III.2.2. Eolienne à attaque indirecte ......................................................................................... 10
III.3. Différents types d’éoliennes ............................................................................................. 10
III.3.1. Eoliennes à axe vertical ................................................................................................ 10
III.3.1.A. Avantages de la structure à axe vertical [6] ......................................................... 11
III.3.1.B. Inconvénients de la structure à axe vertical [6] ................................................... 11
III.3.2. Eoliennes à axe horizontal ............................................................................................ 11
III.3.2.A. Structure en Amont ............................................................................................... 12
III.3.2.B. Structure en Aval ................................................................................................... 12
IV. Chaine de conversion de l’énergie éolienne ........................................................................... 12
IV.1. Principe de conversion de l’énergie éolienne ................................................................. 13
IV.2. Avantages et inconvénients de l’énergie éolienne .......................................................... 13