Commande par mode Flou Glissant de la Machine Asynchrone

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université des Sciences et de la Technologie d’Oran Mohamed Boudiaf
Faculté de Génie Electrique
Département d’Automatique
Mémoire en vue de l’obtention du diplôme de Magister
Spécialité : Ecole Doctorale de Génie Electrique
Option : Automatique
Présenté par
Mr. TARFAOUI BOUMEDIENE
__________________________________________________________
Commande par mode Flou Glissant
de la Machine Asynchrone Double Alimentée
utilisée en Aérogénérateur
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Soutenu le : 19 Octobre 2015
Devant le jury composé de :
Président
Mr OMARI Abdelhafid
Professeur
USTO M.B
Encadreur
Mr HAZZAB Abdeldjebbar
Professeur
UTMBechar
Co-Encadreur
Mr BOUHAMIDA Mohamed
Professeur
USTO M.B
Examinateur
Mr MANSOURI Abdellah
Professeur
ENPOran
Examinateur
Mr ZEMELACHE MEGUENNI Kadda
Maitre Conf. (A)
USTO M.B

Dédicace
Dédicaces
Je dédie ce modeste travail,
 A la tendresse de mon cœur, à qui je dois énormément et que je ne
remercierais jamais assez : mes parents : hadj Kaddour et hadja Aicha ;
 To my love and life : my wife ;
 A mon ainé Badis ;
 A ma fille Amani Ahlem ;
 Spécial dédicace à mon fils Abdelkader (Kakilou) que j’aime profondément
 A mes frères et sœurs ainsi que leurs petites familles.
 A tout mes amis du travail.
 A tous ceux qui m’ont aidé de prés ou de loin pour réaliser ce mémoire.
BOUMEDIENE TARFAOUI

Remerciements
Remerciements
Ce travail a été préparé au sein du laboratoire CAOSEE de l’Université de Bechar ;
Je tiens surtout à assurer ma sincère reconnaissance, mon plus grand respect
et ma totale gratitude à Mr. A. HAZZAB, mon encadreur à l’Université de Bechar
pour tous les efforts, l’aide, le soutien et les encouragements qu’il a montré tout au
long de ce travail et aussi pour tant de compréhension, et de disponibilité dont il a fait
preuve.
J’exprime ici ma gratitude et ma profonde reconnaissance à mon
co-encadreur que je lui dois du respect, Mr. M. BOUHAMIDA Professeur à l’USTO
pour ses précieuses remarques fructueuses pour l’achèvement de ce travail.
C'est un honneur pour moi que Mr. A. OMARI Professeur à l’USTO ait
accepté d'en assumer la tâche de président.
Messieurs les membres de jury : K. ZEMELACHE MEGUENNI, et
A. MANSOURI qui ont bien voulu honoré de participer à mon jury, de juger mon
travail, le commenter et l’enrichir par leurs remarques, je les en suis profondément
reconnaissant.
Mes sincères gratitudes à MM : I. K. Bousserhane , O.Boughazi, à mes amis
A.Brika et M.Belkacem et à tous les enseignants de l’université qui m’ont aidé à
réaliser ce travail.
Mes remerciements s’adressent aussi et sans cesse à tous mes amis et
collègues de travail de la DDBR, en particulier ceux de la DTE qui m’ont soutenu et
aidé à réaliser ce mémoire.
BOUMEDIENE TARFAOUI

Sommaire
Item
Désignation
Page
-
Introduction générale………………………………………………….
2
CHAPITRE 1 ETAT DE L’ART DE LA MADA
I.1.
Historique……………………………………………………………...
5
I.2.
Introduction……………………………………………………………
7
I.3.
Définition de l'énergie éolienne………………………………………..
8
I.4.
L’énergie éolienne à l’échelle mondiale………………………………
9
I.5.
Développement de l’énergie éolienne dans le monde…………………
10
I.6.
Atlas de la vitesse moyenne annuelle du vent ………………………...
14
I.6.1.
Données utilisées ……………………………………………………...
14
I.6.2.
Atlas de la vitesse du vent …………………………………………….
16
I.7.
Emplacement des parcs éoliens………………………………………..
16
I.8.
Technologie des éoliennes ……………………………………………
17
I.8.1.
Puissance des éoliennes ………………………………………………
17
I.8.2.
Différents types d’éoliennes…………………………………………...
18
I.8.2.1.
Eoliennes à axe vertical………………………………………………..
19
I.8.2.2.
Eoliennes à axe horizontal ……………………………………………
19
I.8.3.
Caractéristiques technologiques des éoliennes ……………………….
21
I.8.3.1.
Le Mâts (pylônes) …………………………………………………….
22
I.8.3.2.
La nacelle ……………………………………………………………..
22
I.8.3.3.
Le Rotor (moyeu) ……………………………………………………..
22
I.8.3.4.
Les Pales ……………………………………………………………...
23
I.8.3.5.
Le multiplicateur ……………………………………………………...
23
I.8.4.
Classement des éoliennes ……………………………………………..
23
I.8.4.1.
Les éoliennes à vitesse fixe……………………………………………
24
I.8.4.1.1.
Les éoliennes à décrochage aérodynamique stall……………………..
24
I.8.4.1.2.
Les éoliennes à pales orientables pitch………………………………..
24
I.8.4.2.
Les éoliennes à vitesse variable……………………………………….
24
I.8.4.2.1.
Principe de fonctionnement…………………………………………...
24
I.8.4.2.2.
Intérêt de la vitesse variable…………………………………………...
25
I.8.5.
Régulation mécanique de la puissance d’une éolienne ……………….
26
I.8.5.1.
Les éoliennes à décrochage aérodynamique stall …………………….
26
I.8.5.2.
Les éoliennes à pales orientables pitch ……………………………….
26
I.9.
Le génie électrique dans le vent ………………………………………
27
I.9.1.
Direction et vitesse du vent……………………………………………
28
I.9.2.
Loi de Betz ……………………………………………………………
29
I.9.3.
Coefficient de puissance………………………………………………
30
I.9.4.
Coefficient de couple …………………………………………………
32
I.10.
Avantages et Inconvénient de l’énergie éolienne …………………….
32
I.10.1.
Avantages ……………………………………………………………..
32
I.10.2.
Inconvénients………………………………………………………….
33
I.11.
Conclusion ……………………………………………………………
33

Sommaire
CHAPITRE 2 MODELISATION DU SYSTEME EOLIEN
II.
Modélisation du système éolien ………………………………………
35
II.1.
Modélisation de la MADA…………………………………………….
36
II.1.1.
Introduction …………………………………………………………...
36
II.1.2.
Description de la MADA……………………………………………...
36
II.1.3.
Structure de la MADA………………………………………………...
37
II.1.4.
Modes de fonctionnement de la MADA………………………………
37
II.1.4.1
Mode moteur ………………………………………………………….
38
II.1.4.2
Mode générateur ……………………………………………………...
38
II.1.5.
Hypothèses simplificatrices de la modélisation……………………….
39
II.1.6.
Modèle naturel triphasé de la MADA…………………………………
39
II.1.7.
Modèle de la MADA dans le repère de Park………………………….
41
II.1.8.
Choix du système d’axes………………………………………………
43
II.1.9.
Expression du couple électromagnétique……………………………...
44
II.1.10.
Modèle de la MADA sous forme d’état ………………………………
45
II.2.
Modélisation de la turbine …………………………………………….
47
II.2.1.
Introduction …………………………………………………………...
47
II.2.2.
Partie Aérodynamique (le Vent)………………………………………
47
II.2.3.
Partie mécanique………………………………………………………
48
II.2.3.1.
modèle de la turbine…………………………………………………...
48
II.2.3.2.
modèle du Multiplicateur ……………………………………………..
49
II.2.3.3.
modèle de l’arbre……………………………………………………...
50
II.2.4.
Synthèse du régulateur P-I pour le contrôle de la vitesse……………..
51
II.3.
Modélisation de la source d’alimentation …………………………….
53
II.3.1.
Introduction …………………………………………………………...
53
II.3.2.
Modélisation du redresseur triphasé à diodes ………………………...
54
II.3.3.
modélisation du filtre …………………………………………………
55
II.3.4.
Association onduleur – MADA (rotor) ……………………………….
57
II.3.5.
Stratégie de commande par MLI triangulo-sinusoïdale ………………
61
II.4.
Simulation du système éolien Turbine – MADA……………………...
63
II.4.1.
Simulation……………………………………………………………..
63
II.4.2.
Résultats de simulation………………………………………………..
64
II.5.
Conclusion…………………………………………………………….
.
67
CHAPITRE 3 COMMANDE VECTORIELLE DE LA MADA
III.1.
Introduction ……………………………………………………….......
69
III.2.
Principe de la commande à flux orienté……………………………….
69
III.3.
Stratégie de commande en puissance active et réactive de la MADA...
70
III.3.1.
Relations entre courants statoriques et courants rotoriques…………...
70
III.3.2.
Relations entre puissances statoriques et courants rotoriques………...
73
III.4.
Commande directe ……………………………………………………
75
III.4.1.
Définition générale…………………………………………………….
75
III.4.2.
Commande directe en puissance active et réactive de la MADA……..
76
III.5.
Commande indirecte ………………………………………………….
77
III.5.1.
Définition générale…………………………………………………….
77