contribution al(etude de systemes de commande d`une

MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
Université Mouloud Mammeri. Tizi-ouzou
Faculté de génie électrique et informatique
Département d’électrotechnique
Mémoire de Magister en électrotechnique
Option : entraînements électriques
Présenté par :
BOUHEDDA Ali
Thème
Contribution à l’étude de systèmes de commande d’une éolienne
Devant le jury composé de :
Soutenu le : 07/07/2011
CHAIBI Rachid
Professeur
UMMTO
Président
MOHELLEBI Hassane
Professeur
UMMTO
Rapporteur
NEDJAR Mohammed
Professeur
UMMTO
Examinateur
MECHRI Yacine
Maitre de conférences B
USTHB
Examinateur
OULD OUALI Samy Hassani
Maitre de conférences B
UMMTO
Examinateur

Remerciements
J’adresse mes vifs remerciements à Monsieur MOHELLEBI Hassane (Professeur à
l’UMMTO) d’avoir accepté de diriger ce travail et pour ses nombreux conseils judicieux,
qu’il trouve ici ma sincère gratitude.
Je remercie chaleureusement Mr R. Chaibi (Professeur à l’UMMTO) pour avoir accepté de
juger ce travail et de présider le jury.
Que Mr M. Nedjar (Professeur à l’UMMTO), trouve ici mes sincères et respectueuses
salutations pour avoir accepté de juger ce travail et d’avoir été pour nous les étudiants du
LGE un juste et sincère exemple de travail et de persévérance. Mille mercis.
Je remercie Mr Y.Mecheri (Maitre de conférences à l’USTHB) pour avoir accepté de juger ce
travail qu’il trouve ici une marque d’estime et de respect de ma part.
Je remercie Mr. S.H Ouldouali (Maitre de conférences à l’UMMTO) pour m’avoir honoré de
sa présence dans le jury et ainsi accepté d e juger ce t ravail qu’il trouve ici ma sincère
reconnaissance.
Mes remerciements à Mrs. : S. Rezgui, A. Diche, F. Hocini et tous les membres du LGE.
Je remercie F. Namani ; T. Zidane, G. Youcefi, F. Bouali, A. Nait Ouslimane, M. Hamel, S.
Belhadj, et tous les membres du CPG.

DEDICACES
Je dédie ce travail à mes parents, mon père et ma mère qu’ils trouvent ici
une modeste contribution de ma part par rapport à tous ce qu’ils m’ont
offert.
Mes petits frères Mourad et Hacène, mon grand frère Said ainsi que sa
petite famille, sa femme Linda, sa fille Nadine et son fils Elias.
A ma femme Saliha….

Sommaire

sommaire
Introduction générale
01
Chapitre I : Energie éolienne : Situation, Etat de l’art
I-1 introduction
03
I-2 Avantages et inconvénients de l’énergie éolienne
03
I-3 : Situation actuelle de l’énergie éolienne
04
I-4 : Etat de l’art des aérogénérateurs
06
I-4-1 : principe
06
I- 4-2 Constitutions d’une éolienne
06
I 4-3 Différents types d’éoliennes
07
I-4-4 Fonctionnement de l’éolienne
10
I-4-4-1 Action du vent sur une pale
10
I-4-4-2) Modes de contrôle au niveau de la turbine
13
I-4-4-2 a) Contrôle par décrochage aérodynamique passif (« Passive Stall »)
14
I-4-4-2-b) Contrôle par décrochage aérodynamique actif (« active stall » ou « combi stall »)
15
I-4-4-2-c) Contrôle par angle de calage variable (Pitch control)
15
I-4-4-3 Contrôles au niveau du système générateur et transmission au réseau
16
I-4-4-3 -1) Système à vitesse fixe – Machine asynchrone à cage : structure MAS
16
I-4-4-3-2 Système à vitesse variable
17
I-4-4-3-2 a) Machine asynchrone à rotor bobiné: structure MASRe
17
I-4-4-3-2 b) Machine asynchrone à double alimentation: structure MASDA
18
I-4-4-3-2 b) Machine synchrone à aimants permanents- structure MSAP
20
I-5 Génératrices synchrones à aimants permanents utilisées dans les systèmes éoliens
21
I-5-1 Machines synchrones à aimants permanents (MSAP) à flux radial
21
I-5-2 Machines synchrones à aimants permanents (MSAP) à flux axial
23
I-6 conclusion du premier chapitre
24
Chapitre II : Modélisation de la turbine éolienne
II-1 Introduction
25
II-2 Conversion de l’énergie éolienne
25
II-2-1 Energie cinétique du vent – conversion en énergie mécanique
25
II-2-1 a) Loi de Betz
25
II-3 Modélisation de la turbine éolienne
28
II-3-1 Hypothèses simplificatrices pour la modélisation mécanique de la turbine
28
II-3-2 Modèle de la turbine
30
II-3-2-1 Modèle du multiplicateur
30
II-3-2-2 Equation dynamique de l’arbre de transmission
30
II-4 Stratégies de commande de la turbine éolienne
31
II-4-1 Système de contrôle de l’aéroturbine
33
II-4-2 Méthodes de recherche du point maximum de puissance
33
II-4-2-1 MPPT avec la connaissance de la courbe caractéristique de la turbine éolienne
34
II-4-2-1-1 Maximisation de la puissance avec asservissement de vitesse
35
II-4-2-1-1-1 conception du correcteur de vitesse
35
II-4-2-1-1-1 a) PI à avance de phase
36
II-4-2-1-1-1 b) PI avec anticipation
37
II-4-2-1-1-1 c) correcteur flou avec anticipation
39
II-4-2-1-2 Maximisation de la puissance sans asservissement de vitesse
44
II-5 Courbes caractéristiques du coefficient de puissance
46
II-6 Simulation et résultats
48
II-7 Modélisation du système d’orientation des pales (PITCH)
52