TH`ESE Optimisation de la production de l`électricité

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Ecole doctorale STS
TH` ESE
Pour l’obtention du grade de
Docteur de l’Universit´e de Reims Champagne-Ardenne
Sp´ecialit´e : Automatique
Pr´esent´ee et soutenue par
Minh Huynh Quang
Optimisation de la production de
l’´electricit´e renouvelable pour site
isol´e
Th`ese dirig´ee par M.Abdelaziz Hamzaoui
Jury
Rapporteurs M.Chaabane Mohamed - Universit´e de Sfax, Tunisie
M.Bouyekhf Rachid - Universit´e de Technologie de Belfort-Montb´eliard
Pr´esident M.Farouk Yalaoui - Universit´e de Technologie de Troyes
Examinateur M.Abdelaziz Hamzaoui - Universit´e de Reims Champagne-Ardenne
M.Najib Essounbouli - Universit´e de Reims Champagne-Ardenne
M.Fr´ed´eric Nollet - Universit´e de Reims Champagne-Ardenne
M.Abdel Ghani Aissaoui - Universit´e de Bechar, Alg´erie

R´esum´e
Le but de cette th`ese est l’optimisation de la production de l’´electricit´e renouvelable
pour site isol´e de faible puissance. Un syst`eme utilisant deux sources renouvelables :
photovolta¨ıque et ´eolienne, est ´etudi´e afin d’am´eliorer le rendement ´energ´etique de
l’´energie extraite. Pour la chaine de conversion photovolta¨ıque, un contrˆoleur pour
suivre le point de puissance maximale est con¸cu en utilisant l’approche de recherche
directe (m´ethode Perturbe & Observe) combin´ee avec la logique floue, tout en prenant
en compte le sens de variation des perturbations. Avec cette combinaison, on peut ´eviter
des d´efauts de la m´ethode Perturbe & Observe, s’affranchir des informations sur les
caract´eristiques du panneau photovolta¨ıque et des conditions climatiques. ´ Egalement,
pour la chaine de conversion ´eolienne de petite puissance fonctionnant `a vitesse variable
coupl´ee `a un g´en´erateur synchrone `a aimant permanent, un contrˆoleur pour suivre le
point de puissance maximale est propos´e qui est bas´e sur le mˆeme principe par rapport
`a la chaine de conversion photovolta¨ıque. Cette approche propos´ee a l’avantage de
l’utilisation d’un capteur de tension au lieu d’un capteur de vitesse, ceci pr´esente un
int´erˆet certain notamment pour sites isol´es par rapport aux autres solutions. Enfin, pour
la r´ealisation d’un syst`eme de production d’´electricit´e hybride, un superviseur flou est
con¸cu pour obtenir un comportement optimal du syst`eme en fonction des variations
de la charge et de la production en prenant en compte du syst`eme de stockage et
de d´elestage. Pour chaque point abord´e, des ´etudes en simulation sont fournies pour
montrer l’efficacit´e des approches propos´ees.

Abstract
The objective of this thesis is to optimize the production of renewable electricity for
small isolated network. A system using two renewable sources : solar and wind power,
is studied in order to improve the efficiency of energy extracted. For the photovoltaic
conversion system, a maximum power point tracking controller is designed using direct
searching approach (method Perturbe & Observe) combined with fuzzy logic, taking
into account the direction of perturbation. This combination can avoid the disadvan-
tages of the method Perturbe & Observe, and not requires any information about the
generator’s characteristics or climate conditions. Similarly, for the variable speed wind
turbine using permanent magnet synchronous generator, a controller to track the maxi-
mum power point, based on the same principle with photovoltaic conversion system, is
proposed. This approach has the advantage of using a voltage sensor instead of a speed
sensor, this presents a particular interest for stand-alone system comparing to other
solutions. Finally, for the realization of hybrid generation system, a fuzzy supervisor
is adapted to obtain an optimal behavior of the system according to the variations
of load demand and extracted power, taking into account the storage and dissipation
system. For each issue, simulation studies are provided to show the effectiveness of the
proposed approaches.