Analyse harmonique dans un réseau électrique avec une

M INISTERE D E L’ ENSEIGNEMENT S UPERIEUR E T D E L A R ECHERCHE S CIENTIFIQUE
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UNIVERSITE SETIF1
UFAS (ALGERIE)
Mémoire de Magister
Présenté au département d’Electrotechnique
Faculté de Technologie
Pour obtenir le diplôme
De Magister En Electrotechnique
Option :
Réseaux électriques
Par :
Melle. HIBER Wafa
Thème
Analyse harmonique dans un réseau électrique avec une
production d’énergie éolienne
Soutenu le 19/03/2013 devant la commission d’examen composée de :
M. RAHMANI Lazhar Professeur à l’Université de Sétif Président
M. GHERBI Ahmed Professeur à l’Université de Sétif Rapporteur
M. RADJEAI Hammoud Maître de Conférences à l’Université de Sétif Examinateur
M. HACHEMI Mabrouk Maître de Conférences à l’Université de Sétif Examinateur

Dédicaces
Je dédie cette œuvre qui est l’aboutissement de plusieurs années de sacrifice, à mes êtres
les plus chers au monde, d’abord à la mémoire de mon père, que Dieu le garde dans
son vaste paradis, à ma très chère mère. Durant cette longue période, elle n’a ménagé
aucun effort moral et matériel pour me prêter son assistance indéfectible que Dieu me la
protège.
A mes frères et mes sœurs surtout HAYAT.
Ceci sans oublier mes professeurs auxquels je rends un vibrant hommage pour la science
et le savoir prodigués tout au long de mon cursus universitaire. Ce qui m’a permis de
réaliser ce mémoire duquel ils tireront toute leur fierté et qui, j’espère, sera à la hauteur de
leurs espérances.
A mon fiancé et ma belle-famille notamment ma belle-mère.
A toutes mes amies.
A tous ceux qui m’ont aidé à réaliser ce mémoire.
Wafa.

Remerciements
Je tiens à remercier en tout premier lieu Pr. Ahmed GHERBI, Directeur de ce mémoire, je lui
exprime toute ma gratitude pour son expérience, son soutien inconditionnel et ses qualités humaines,
son encadrement qui m’a offert la possibilité de réaliser ce travail et qui m’a permis d’élargir mon
spectre de connaissances scientifiques.
Je remercie également tous les membres du jury pour l’intérêt qu’ils ont porté à mon travail :
− Pr. RAHMANI Lazhar pour m’avoir fait l’honneur de présider le jury de ce mémoire.
− Dr. RADJEAI Hamoud pour avoir accepté d’être examinateur de ce mémoire et pour sa
participation au jury.
− Dr. HACHEMI Mabrouk pour avoir accepté d’être examinateur de ce travail.
Merci à mes enseignants pour leurs efforts durant toutes mes années d’étude à l’université et à mes
collègues de l’université qui m’ont accompagné dans mon parcours.
Finalement, mes remerciements vont aussi à l’ensemble de mes camarades et mes amis pour leurs
soutiens et leurs encouragements tout au long de mon cursus.
Sétif, le 19/03/2013
W. HIBER

S OMMAIRE
Sommaire
I NTRODUCTION G ENERALE .............................................................................. 4
Chapitre 01 ............................................................................................................................. 6
G ENERALITES S UR L ES S YSTEMES E OLIENS ................................................. 6
1.1. Introduction ......................................................................................................................................................... 6
1.2. Notions théoriques sur l’énergie éolienne ............................................................................................... 6
1.3. Différentes parties d’un aérogénérateur .................................................................................................. 7
1.4. Différents types d’éoliennes .......................................................................................................................... 8
1.4.1. Eoliennes à axe horizontal ................................................................................................................................. 8
1.4.2. Eoliennes à axe vertical ...................................................................................................................................... 8
1.5. Zones de fonctionnement de l’éolienne..................................................................................................... 9
1.6. Production optimale de l’énergie .............................................................................................................. 10
1.6.1. Fonctionnement à vitesse fixe........................................................................................................................ 10
1.6.2. Fonctionnement à vitesse variable .............................................................................................................. 12
1.7. Machines utilisées dans le système éolien ............................................................................................. 12
1.7.1. Systèmes utilisant la machine synchrone ................................................................................................. 13
1.7.2. Systèmes utilisant la machine asynchrone ............................................................................................... 14
1.8. Avantages et inconvénients de l’énergie éolienne .............................................................................. 19
1.8.1. Avantages ............................................................................................................................................................... 19
1.8.2. Inconvénients........................................................................................................................................................ 19
1.9. Dispositifs de stockage de l’énergie éolienne ....................................................................................... 20
1.10. Conclusion ........................................................................................................................................................ 20
Chapitre 02 .......................................................................................................................... 21
M ODELISATION D U S YSTEME D E C ONVERSION E OLIENNE .....................21
2.1. Introduction ....................................................................................................................................................... 21
2.2. Modélisation du système éolien à vitesse variable basé sur une MADA .................................... 21
2.2.1. Description du système éolien ....................................................................................................................... 21
2.2.2. Modélisation du système éolien .................................................................................................................... 22
2.3. Fonctionnement et modélisation de la MADA ...................................................................................... 25
2.3.1. Description de la machine ............................................................................................................................... 25
2.3.2. Structure de la machine .................................................................................................................................... 25
2.3.3. Mode de fonctionnement ................................................................................................................................. 26

S OMMAIRE
2.3.4. Alimentation de la MADA ................................................................................................................................. 28
2.3.5. Modélisation de la machine asynchrone à double alimentation ..................................................... 30
2.3.6. Avantages et inconvénients ............................................................................................................................ 34
2.4. Modélisation de l’alimentation de la MADA .......................................................................................... 36
2.4.1. Structure du convertisseur statique (redresseur à MLI.onduleur) ................................................ 36
2.4.2. Modulation de Largeur d’Impulsion ............................................................................................................ 38
2.4.3. Modélisation du redresseur triphasé à diodes ........................................................................................ 40
2.5. Résultats de simulation ................................................................................................................................. 40
2.6. Conclusion .......................................................................................................................................................... 42
Chapitre 03 .......................................................................................................................... 44
C OMMANDE V ECTORIELLE D E L A MADA ..................................................44
3.1. Introduction ....................................................................................................................................................... 44
3.2. Définition de la commande vectorielle .................................................................................................... 45
3.3. Principe de la commande à flux orienté .................................................................................................. 45
3.3.1. Choix de référentiel ............................................................................................................................................ 45
3.3.2. Modèle de la MADA avec orientation du flux statorique .................................................................... 46
3.3.3. Relations entre puissances statoriques et courants rotoriques ...................................................... 47
3.3.4. Relations entre tensions rotoriques et courants rotoriques ............................................................. 48
3.3.5. Contrôle indépendant des puissances active et réactive .................................................................... 50
3.4. Etude de la régulation pour la commande ............................................................................................. 53
3.4.1. Synthèse du régulateur Proportionnel-Intégral (PI) ............................................................................ 53
3.4.2. Calcul des régulateurs ....................................................................................................................................... 54
3.5. Résultats de simulation ................................................................................................................................. 58
3.5.1. Commande vectorielle directe ....................................................................................................................... 58
3.5.2. Commande indirecte .......................................................................................................................................... 59
3.5.3. Contrôle de facteur de puissance .................................................................................................................. 60
3.6. Conclusion .......................................................................................................................................................... 60
Chapitre 04 .......................................................................................................................... 62
P OLLUTION H ARMONIQUE DANS LE R ESEAU E LECTRIQUE :
E FFETS E T S OLUTIONS ....................................................................................62
4.1. Introduction ....................................................................................................................................................... 62
4.2. Définition des harmoniques ........................................................................................................................ 62
4.3. Interprétation des harmoniques ................................................................................................................ 63
4.4. Sources des harmoniques et leurs effets ................................................................................................ 64
4.4.1. Sources des harmoniques ................................................................................................................................ 64