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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE CONSTANTINE 1
FACULTE DES SCIENCES DE LA TECHNOLOGIE
DEPARTEMENT D’ELECTROTECHNIQUE
N° de série :……………..
N° d’ordre :……………..
Pour l’obtention du diplôme de
DOCTORAT EN SCIENCES EN ELECTROTECHNIQUE
OPTION : MODELISATION ET COMMANDE DES MACHINES ELECTRIQUE
Présenté par :
BORNI ABDELHALIM
Magistère en Electrotechnique
Thème
Soutenue le : 12 / 03 / 2015
Devant le jury :
Président :
Bouzid Aissa
Prof
Université Mentouri Constantine1
Rapporteur :
Chenni Rachid
Prof
Université Mentouri Constantine1
Examinateurs:
Azoui Boubaker
Prof
Université de Batna
Bentounsi Amar
Prof
Ecole Nationale Polytechnique de Constantine
Labed Djamel
M.C.A
Université Mentouri Constantine1
ETUDE ET OPTIMISATION D’UN MULTI SYSTEME
HYBRIDE DE CONVERSION D’ENERGIE ELECTRIQUE

Avant propos
Les travaux présentés dans cette thèse ont été effectués au sein du laboratoire
d’électrotechnique du département d’électrotechnique, faculté des sciences de l’ingénieur de
l’université de Mentouri Constantine, sous la direction du monsieur Chenni Rachid, professeur
au département d’électrotechnique de l’université Constantine1, à qui je présente l’expression de
ma profonde gratitude pour tous les conseils et les encouragements qu’il m’a prodigué pendant
toute la durée de ce travail.
Mes remerciements les plus sincères sont adressés à monsieur Bouzid Aissa, professeur au
département d’électrotechnique de l’université Constantine1, pour l’honneur qu’il m’a fait en
acceptant la présidence du jury de cette thèse.
Mes vifs remerciements vont aussi à monsieur Azoui Boubaker, professeur au département
d’électrotechnique de l’université de Batna, pour l’intérêt qu’il a porté à ce travail en me faisant
l’honneur de participer à ce jury.
Mes remerciements les plus sincères sont adressés à monsieur Bentounsi Amar, professeur
Ecole Nationale Polytechnique de Constantine , pour l’intérêt qu’il a porté à ce travail en me
faisant l’honneur de participer à ce jury.
Je suis très reconnaissant également à monsieur Labed Djamel, maître de conférences A au
département d’électrotechnique de l’université Constantine1, pour l’intérêt qu’il a bien voulu
porter à ce travail en acceptant de siéger dans ce jury.
Je suis très reconnaissant également à monsieur Zarour Laid, maître de conférences au
département d’électrotechnique de l’université de Mentouri Constantine1 pour l’aide qu’il m’a
apporté durant toute la préparation de cette thèse.

Avant propos
A toutes les personnes (dont le nombre est très élevé pour les citer toutes ici), qui ont
contribué de prés ou de loin, directement ou indirectement à l’aboutissement à ce travail, je les
remercie tous, particulièrement ma famille et tous mes amis.
Enfin, je ne pourrais terminer ces remerciements sans une pensée à l’ensemble de mes
enseignants qui sont à l’origine de tout mon savoir.

Sommaire
Introduction générale ................................................................................................................................. 01
Chapitre I Etat de l’art des systèmes d’énergies hybride
I.1.Introduction ......................................................................................................................... 04
I.2.production mondiale d'électricité ........................................................................................ 04
I.3. Systèmes hybrides ............................................................................................................. 07
I.3.1. Définition ....................................................................................................................... 07
I.3.2. Classification ................................................................................................................... 07
I.3.2.1. Le régime du fonctionnement ...................................................................................... 07
I.3.2.2. La structure du système hybride ................................................................................. 08
I.3.3. Etudes des structures de systèmes hybrides .................................................................... 08
I.3.3.1. Systèmes hybrides avec source d’énergie conventionnelle ......................................... 09
I.3.3.1.1. Systèmes photovoltaïque/source conventionnelle .................................................... 09
I.3.3.1.2. Systèmes éolien/source conventionnelle ................................................................... 12
I.3.3.1.3. Systèmes photovoltaïque/éolien/diesel ..................................................................... 12
I.3.3.2. Systèmes hybrides sans source conventionnelle .......................................................... 13
I.3.3.2.1. Systèmes hybrides photovoltaïque/stockage ............................................................. 13
I.3.3.2.2. Système hybride éolien/stockage .............................................................................. 13
I.3.3.2.3. Système hybride photovoltaïque/éolien/stockage ..................................................... 14
I.3.3.2.4. Systèmes hybrides photovoltaïque/éolien sans stockage .......................................... 15
I.4. Topologies des systèmes électriques hybrides .................................................................. 15
I.4.1. Couplage de bus DC ....................................................................................................... 15
I.4.2. Couplage de bus AC ....................................................................................................... 15
I.5. Modélisation des éléments du système .............................................................................. 16
I.5.1 Energie solaire en Algérie ................................................................................................ 17
I.5.2. Les gisements éoliens en Algérie .................................................................................... 17
I.6. Systèmes de stockage ........................................................................................................ 18
I.6.1. Les Batteries .................................................................................................................... 18

Sommaire
I.6.2. Les piles à combustible .................................................................................................. 19
I.7. Les convertisseur des énergies électrique ......................................................................... 20
I.8. Charges .............................................................................................................................. 20
I.9. Système de supervision ...................................................................................................... 20
I.10. Conclusions ...................................................................................................................... 22
Chapitre II Modélisations et commandes des sous-systèmes d’énergie hybrides
II.1. Introduction ..................................................................................................................... 23
II.2. Description d’un système hybride .................................................................................... 23
II.3.Energie éolienne ................................................................................................................ 24
II.3.1. Étude d'un système de conversion de l'énergie éolienne ............................................... 23
II.3.1.1. Présentation ................................................................................................................ 24
II.3.2. Modélisation du système de conversion de l'énergie éolienne ...................................... 25
II.3.2.1. Modélisation de la turbine .......................................................................................... 25
II.3.2.5. Approximation numérique .......................................................................................... 26
II.2.2.2. Modèle du multiplicateur et l’équation dynamique de l’arbre .................................. 27
II.3.2.4.Maximisation de la puissance par la vitesse de rotation ............................................. 28
II.3.3. Générateur à aimant permanent ..................................................................................... 29
-Les avantages des générateurs à aimant permanent .............................................................. 29
-Les inconvénients sont les suivants ......................................................................................... 30
II.3.3.1. Modèle de la machine dans le repère de Park ............................................................ 30
II.3.3.2. Le couple électromagnétique ...................................................................................... 31
II.3.4. Redresseur triphasé à diodes .......................................................................................... 31
II.3.5. Model de convertisseur DC-DC avec Algorithme de contrôle ...................................... 32
II .3.5.1. Modèle de convertisseur buck réversible et réglage la tension de bus continu ........ 34
II.3.5.2. Modélisation de l’onduleur triphasé .......................................................................... 35
II.3.5.3. Modèle de l’onduleur et modulation de largeur d’impulsion (MLI) ........................ 36
II.3.6.Puissance active et réactive dans le repère d q ............................................................... 37