etude et commande d`une eolienne a vitesse variable

FACULTE
DE GENIE ELECTRIQUE
DEPARTEMENT: D’ELECT
ROTECHNIQUE
République Algérienne Démocratique et populaire
Ministère de l’enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
UNIVERSITE DES SCIEN
CES E
T DE LA TECHNOLOGIE
D’ORAN
MOHAMED BOUDIAF
USTOMB
Mémoire en vue
l'obtention du
Diplôme
de
Magister en Electrotechnique
Option
:
Réseaux Electrique
s
Présenté
et soutenu
Par
:
Mr. TELLI Abderrahim
Soutenu le
2012 (salle)
-
Devant le ju
ry :
P
résident :
Prof. RAHLI Mostefa
Professeur à USTO
MB
E
ncadreur
:
Prof. BOUTHIBA Tahar
Professeur à USTO
MB
E
xaminateur:
Dr
. KOTNI
La
houari
Maître de C
onférences à USTO
MB
E
xaminateur:
Prof. BOURAHLA Mohamed
Professeur à USTO
MB
E
xaminateur:
Dr
.
BOUZEBOUDJA Hamid
Maître de C
onférences à USTO
MB
ETUDE ET COMMANDE D’UNE EOLIENNE A VITESSE
VARIABLE INTEGREE AU RESEAU MT.

Remerciement
s
Avant tout Nous remercions Dieu Le tout puissant de nous avoir donné le
courage, la volonté, la patience, et la santé durant toutes ces années et que
grâce à lui ce travail a pu être réalisé.
Je tiens à remercie
r mon Directeur de Recherche le
Prof. BOUTHIBA
TAHAR
,
pour le soutien technique
et moral qu'il m'a accordé tout au long de
ce travail.
J’exprime
mes
sincères remerciements à monsieur,
Prof. RAHLI
Mostefa
Professeur à l’Université des Sciences et de la Technologie d’Oran
Mohamed Boudiaf « USTOMB », d’avoir accepté de présider le jury de cette
thèse.
Je voudrais remercier sincèrement Monsieur, le Professeur
Prof.
BOURAHLA MOHAMED
à L’USTOMB et Monsieur
Dr.
BOUZEBOUDJA
Hamid
à L’USTOMB, Monsieur
Dr.
KOTNI Lahouari
qui ont accepté de
participer à ce Jury, en tant qu’examinateurs et qui ont pris la peine de lire ce
manuscrit avec attention.
A toutes les personnes dont le nombre est très élevé pour les citer
ici, qui
ont contribué de prés ou de loin directement o
u indirectement à notre modeste
travail.
Enfin, nous ne pourrons terminer ce remerciement sans une pensée à
l’ensemble de mes enseignants qui sont à l’origine de tout mon savoir.

Dédicace
Je dédie ce travail, à mes parents,
à mes frères, à tous mes ami
s, à tous mes
collègues, et à tous ceux qu
i
ont contribué de pr
è
s ou de loin à ma formation.
TELLI ABDERRAHIM

Sommaire
INTRODUCTION GENERAL
………………………………………
……………………
1
CHAPITRE I
:
GENERALITE SUR LES SYSTEMES EOLIENS
I.
Introduction
…………………………………………………………………………..
4
I.1 Etat de l’art sur l’énergie éolienne
……………………………………………….
4
I.1.1 Défi
nition de l’énergie éolienne
……………………………………………..
4
I.1.2 Types d’aérogénérateurs
……………………………………………………...
4
I.1.3 Aérogénérateurs à axe horizontal
…………………………………………….
6
I.2 Principales composantes des aérogénérateurs à axe horizo
ntal
…………………
7
I.3 Conversion d’énergie cinétique du vent en énergie mécanique
………………...
7
I.3.1 Loi de BETZ
………………………………………………………………….
. 7
I.3.2 Utilité de la vitesse variable
………………………………………………….
10
I.4 Conversion de
l’énergie mécanique en énergie électrique
…………………….
10
I.4.1 Fonctionnement à vitesse fixe
……………………………………………..
10
I.4.
2
Fonctionnement à vitesse variable
…………………………………………
11
I.5 Aperçu sur les systèmes de conversion électro
mécanique
…………………….
12
I.5.1 Systèmes utilisant la machine synchrone
…………………………………
12
I.5.2 Systèmes utilisant la machine asynchrone
………………………………..
13
I.6 Conclusion
………………………………………………………………………
14
CHAPITRE II :
ANALYSE D
E FONCTIONNEMENT DE LA MADA POUR LA
PRODUCTION DE L’ENERGIE EOLIENNE
II. INTRODUCTION
………………………………………………………………….. 16
II.1 Structure de la MADA
…………………………………………………………...
16
II.1.1 MADA à rotor bobiné
……………………………………………………….
16
I
I.1.2 MADA en cascade
……………………………………………………………
17
II.1.3
MADA cascadée à un repèr
(d,q)…………………………………………….. 17
II.1.4 MADA sans balais
……………………………………………………………
17
II.2
Aperçu sur les configurations de la MADA
à rotor bobiné
…………………..
18

II.2.1
Configuration pour application moteur
…………………………………………
18
II.2.1.1 Stator alimenté par le réseau,
rotor alimenté par un
onduleur
…………
18
II.2.1
.2
Stator relié au réseau, rotor alimenté par un Cycloconvertisseur
…
……
19
II.2.1
.3
MADA alimenté par deux convertisseurs indépendants
………………..
20
II.2.2
Configuration pour application génératrice
……………………………………..
20
II.2.2.1
MADA à énergie rotorique dissipée
……………………………………..
20
II
.2.2.2
Structure de Kramer
……………………………………………………..
21
II.2.2.3
Structure de Scherbius avec cycloconvertisseur
……………………….
22
II.2.2.4
Structure de Scherbius avec convertisseurs MLI
……………………….
22
II.3
Mode de fonctionnement
……………………
…………………………………….
23
II.3.1
Fonctionnement en mode moteur hyposynchrone
……………………………
23
II.3.2
Fonctionnement en mode moteur hypersynchrone
…………………………..
24
II.3.3
Fonctionnement en mode génératrice hyposynchrone
……………………….
25
II.3.4
Fo
nctionnement en mode génératrice hypersynchrone
………………………
25
II.4
Avantages et inconvénients de la MADA
……………………………………….
26
II.4.1
Avantages de la MADA
………………………………………………………..
27
II.4.2
Inconvénients de la MADA
…………………………………………………...
28
II.5
Application des machines asynchrones à double alimentation
………………….
28
II.5.1
Application moteur
…………………………………………………………….
28
II.5.2
Application génératrice
………………………………………………………...
29
II.6
Principe de fonctionnement
de la MADA en gé
nératrice à vitesse variable
…….
29
II.7
Conclusion
…………………………………………………………………………
31
CHAPITRE
III
:
MODELISATION ET CONTROL INDEPENDANT DE LA
MACHINE ASYNCHRONE A DOUBLE ALIMENTATION
III.INTRODUCTION……………………………………………………………………..
33
III.
1
Modele de
la machine asynchrone a double alimentation (MADA)……
………
33
III.1.1
M
ise sous forme d’équation d’état
……………………………………………
34
III.1.2 Couple électromagnétique et puissance
………………………………………
35