ﻲﻤﻠﻌﻟا ﺚﺤﺒﻟا و ﻲﻟﺎﻌﻟا ﻢﯿﻠﻌﺘﻟا ةرازو

Thèse présentée en vue de l’obtention
Du diplôme de
Doctorat en sciences
Spécialité :
Génie Electrique
Présentée par :
ABDEDDAIM Sabrina
Soutenue publiquement le: 19/12/2013
Devant le jury composé de :
A. GOLEA Professeur Université de Biskra Président
A. BETKA Professeur Université de Biskra Rapporteur
S. DRID Professeur Université de Batna Examinateur
M. BECHERIF M.C. HDR Université de Belfort(France) Examinateur
N. GOLEA Professeur Université d’Oum El Bouaghi Examinateur
K. BARRA Maitre de Conférences Université d’Oum El Bouaghi Examinateur
A. MOUSSI Professeur Université de Biskra Invité
ﺔﯿﺒﻌﺸﻟا ﺔﯿطاﺮﻘﻤﯾﺪﻟا ﺔﯾﺮﺋاﺰﺠﻟا ﺔﯾرﻮﮭﻤﺠﻟا
République Algérienne Démocratique et Populaire
ﻲﻤﻠﻌﻟا ﺚﺤﺒﻟا و ﻲﻟﺎﻌﻟا ﻢﯿﻠﻌﺘﻟا ةرازو
Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique
Université Mohamed Khider
–
Biskra
Faculté des Sciences et de la technologie
Département de Génie Electrique
Ref :
ةﺮﻜﺴﺑ ﺮﻀﯿﺧ ﷴ ﺔﻌﻣﺎﺟ
ﺎﯿﺟﻮﻟﻮﻨﻜﺘﻟا و مﻮﻠﻌﻟا ﺔﯿﻠﻛ
ﻢﺴﻗ:ﺔﯿﺋﺎﺑﺮﮭﻜﻟا ﺔﺳﺪﻨﮭﻟا
ﻊﺟﺮﻤﻟا: /2013.
Optimisation de deux systèmes de génération renouvelable
(photovoltaïque et éolienne) connectés au réseau

Remerciements
Je remercie Allah, le tout puissant, le miséricordieux, de m’avoir appris ce que
j’ignorais, de m’avoir donné la santé physique et spirituelle pour l’accomplissement de cette
thèse.
Je tiens à remercier le directeur de thèse Prof. Achour BETKA d'avoir accepté de
diriger mon travail. Je suis profondément reconnaissante envers lui pour sa disponibilité, ses
conseils, sa patience et sa rigueur scientifique tout au long des années de travail collectif au
sein du laboratoire LGEB de Biskra.
J'adresse mes sincères remerciements à Monsieur Amar GOLEA, Professeur à
l'université de Biskra, pour l'honneur qui nous a fait en acceptant d'être président du jury.
Ma gratitude s'exprime pour Monsieur Saïd DRID, professeur à l'université de Batna
pour ses directives scientifiques surtout en pratique ainsi que ses qualités humaines. Je le
remercie d'avoir accepté d'évaluer ce travail
Mes vifs remerciements vont également aux membres du jury pour l'honneur qu'ils
m'ont fait d'avoir acceptés de faire le déplacement, pour exprimer leurs avis sur le contenu de
ce mémoire et permettre l’amélioration de sa qualité:
- Monsieur Mohamed BECHERIF, maitre de Conférences HDR à l'université de
technologie Belfort - Mont bétrane (France).
- Monsieur Nourreddine GOLEA, professeur à l'université d’Oum El Bouaghi.
- Monsieur Kamel BARRA, maitre de Conférences à l'université d’Oum El Bouaghi
J'exprime tout mes respects au Prof. Ammar MOUSSI, d'avoir accepter notre
invitation.
Je remercie Prof. Salah Eddine ZOUZOU, directeur du Laboratoire LGEB, pour son
soutien scientifique et d’avoir mis à notre disposition le matériel du laboratoire pour réaliser
le banc d’essai sur l'énergie éolienne, je le remercie vivement.
Enfin, je ne peux oublier de remercier mes collègues du laboratoire LGEB et LMSE
de Biskra et mes collègues du département de Génie électrique ainsi que les ingénieurs et
techniciens des laboratoires pédagogiques du département de Génie électrique.

ﻠﻣﺺﺨ
ةدﺪﺠﺘﻤﻟا تﺎﻗﺎﻄﻟا ردﺎﺼﻣ نﺈﻓ ،يدﺎﺼﺘﻗاو ﻲﺌﯿﺑ رﻮﻄﺗ ﻞﺟأ ﻦﻣ) حﺎﯾﺮﻟا ﺔﻗﺎط و ﺔﯿﺋﻮﻀﻟا ﺔﻗﺎﻄﻟا( ﻞﯾﺪﺑ ﺮﯿﺧ
تﺎﻗوﺮﺤﻤﻟا ﺔﻗﺎط ﻦﻋ.
ﺔﯿﺴﻤﺸﻟا ﺔﻗﺎﻄﻟاو حﺎﯾﺮﻟا ﺔﻗﺎط لﻮﺣ ﺔﻣﺎﻋ ﺔﻠﺻﻮﺤﻟ ةﺮﻛﺬﻤﻟا هﺬھ ﻦﻣ لوﻷا ﻢﺴﻘﻟا قﺮﻄﺘﯾ.
سرﺪﯿﻓ ﻲﻧﺎﺜﻟا ﻢﺴﻘﻟا ﺎﻣأجﺎﺘﻧإ ﻋ ءﺎﺑﺮﮭﻜﻟاﺔﯾﺬﻐﺘﻟا ﺔﺟودﺰﻣ ﺔﻨﻣاﺰﺘﻣﻼﻟا ةﺪﻟﻮﻤﻟا ﻖﯾﺮط ﻦﻋ ﺔﻜﺒﺸﻟا ﻰﻠ; ﺔﯿﺻﺎﺧ
هﺬھﺔﺜﻛﺎﻤﻟا ﺔﻜﺒﺸﻟاو ﻦﻛﺎﺴﻟا ﻦﯿﺑ ﺔﻗﺎﻄﻟا لدﺎﺒﺗ ﻲﻓ ﻢﻜﺤﺘﻟا ﻰﻠﻋ ةرﺪﻘﻟا ﻲھ ،حﺎﯾﺮﻟا ﺔﻗﺎﻄﺑ ﻞﯿﻐﺸﺗ مﺎﻈﻧ ﻲﻓ ﺔﻠﻤﻌﺘﺴﻤﻟا
ﻲﻓ ﻢﻜﺤﺘﻟا ﻖﯾﺮط ﻦﻋ ﺔﯿﺋﺎﺑﺮﮭﻜﻟاإ لﺎﻤﻌﺘﺳﺎﺑ راوﺪﻟا تارﺎﺷنﺎﺟﻮﻤﻣ ﻦﯿھﺎﺠﺗا تاذ.
ﯾ ،قﺎﯿﺴﻟا اﺬھ ﻲﻓ ﻢﻜﺤﺘﻟا ﻖﯿﺒﻄﺗ ﻢﺘاﻲﻋﺎﻌﺸﻟ ﻦﻛﺎﺴﻠﻟ ﺔﯿﻌﺟﺮﻟاو ﺔﻟﺎﻌﻔﻟا ﺔﻋﺎﻄﺘﺳﻼﻟ . هرﺎﺒﺘﺧاو ﻢﻜﺤﺘﻟا اﺬھ ﺮﯾﻮﻄﺗ ﻢﺗ
ﺔﺛﻼﺛ حاﺮﺘﻗﺎﺑ ةﺎﻛﺎﺤﻤﻟا ﻖﯾﺮط ﻦﻋعاﻮﻧأ ﺔﯾﻮﻘﻟا تﻻﺪﻌﻤﻟا ﻦﻣ:
 ﺔﯿﻧﺎﺛ ﺔﺟردو ةﺪﺣاو ﺔﺟرد قﻻﺰﻧﻻا لﺪﻌﻣ(MG1,2)
 لﺪﻌﻣ ﻒﯿﯿﻜﺗ ﻂﻤﻨﺑ ﺮﻣﺟﻌﻲ (MRAC)
ﻢﺗ ﺔﯿﻟﻵا ءادأتﺎﺑاﺮﻄﺿﻻا ﺾﻓرو ﺔﺣﺎﺘﻤﻟا ﺮﻣاوﻷا ﺔﻌﺑﺎﺘﻣ ﺚﯿﺣ ﻦﻣ ﺎﮭﺘﻧرﺎﻘﻣو ﺎﮭﻠﯿﻠﺤﺗ.
ضاﺮﺘﻓا ﻰﻠﻋ ،ﻚﻟذ ﻦﻋ ﻼﻀﻓنإ ﻰﻤﻈﻌﻟا ﺔﻋﺎﻄﺘﺳﻻا طﺎﻘﻧ ﻦﻋ ﺚﺤﺒﻟا ،ﺔﻓوﺮﻌﻣ ﺮﯿﻏ ﺔﯿﺗاﻮﻤﻟا تﺎﻨﯿﺑﺮﺘﻠﻟ ﺔﯿﺻﺎﺨﻟا
ماﺪﺨﺘﺳﺎﺑ ﻖﻘﺤﺘﯾ ﺔﯿﻣزراﻮﺧMPPT ﺔﻀﻣﺎﻐﻟا ﺔﯿﻘﻄﻨﻤﻟا ﺔﯾﺮﻈﻨﻠﻟ ادﺎﻨﺘﺳا.
ﮫﯾﺮﺒﺨﻣ ﺔﻟوﺎط ﺎﻨﻠﻤﻌﺘﺳا ﺪﻘﻟ1kw ر ﺔﻗﺎﻄﺒﺑ ﺔﯿﻤﻗ
dSPACE1104
ﺮﺒﺨﻣ ﻲﻓ
LGEB
ةﺎﻛﺎﺤﻤﻟا ﺞﺋﺎﺘﻧ ﻦﻣ ﻖﻘﺤﺘﻠﻟ
ﺔﺒﺴﻨﻟﺎﺑل
MRAC
ﺞﻟﺎﻌﯿﻓ ةﺮﻛﺬﻤﻟا هﺬھ ﻦﻣ ﺚﻟﺎﺜﻟا ﻢﺴﻘﻠﻟ ﺔﺒﺴﻨﻟﺎﺑ ﺎﻣأجﺎﺘﻧإ ﺔﯿﺴﻤﺸﻟا ﺔﻗﺎﻄﻟا ﻞﯾﻮﺤﺗ ﮫﺒﯿﻛﺮﺘﺑ ﺔﻗﺎﻄﻟا . ﺪﯿﺣﻮﻟا جﻮﻤﻤﻟا
ﺖﻗﻮﻟا ﺲﻔﻧ ﻲﻓ ﻦﯾروﺪﺑ مﻮﻘﯾ ﺔﺒﯿﻛﺮﺘﻟا هﺬھ ﻲﻓ :
 ﺗﺬﯿﺒﺤ ا ﺔﻗﺎﻄﻟﺔﯿﻟوﻷا وﺪﺑ ﻞﯾﺪﻌﺗ نرﺎﯿﺘﻟا ﺔﯿﻣزراﻮﺧ لﺎﻤﻌﺘﺳﺎﺑ اﺬھو ﺮﻤﺘﺴﻤﻟا(Cond-Inc)
 الﺎﻤﻌﺘﺳ ﻢﻜﺤﺘﻠﻟ لﺪﻌﻣاﻲﻋﺎﻌﺸﻟ ﺔﯿﻌﺟﺮﻟاو ﺔﻟﺎﻌﻔﻟا ﺔﻋﺎﻄﺘﺳﻻا ﻲﻓ.
ﻰﻘﺒﯾ ﻦﻜﻟ ﺔﯿﺿﺮﻣ ﺔﯾﻮﻗﺎﻄﻟا ﺔﻠﺴﻠﺴﻟا هﺬﮭﻟ ةﺎﻛﺎﺤﻤﻟا ﺞﺋﺎﺘﻧلﺎﺧدإ ﺮﺒﻛا ﺮﯾﻮﻄﺘﻟ ﺔﯿﻛﺬﻟا تﻻﺪﻌﻣﻻﺷﺘﻐﺔﯿﻟﻵا هﺬھ لﺎ.

Résumé
Pour un développement écologique et économique, les sources d'énergie renouvelable
(photovoltaïque et éolienne) constituent actuellement une bonne alternative. Le présent
travail traite une étude de modélisation et d’optimisation d’un système de conversion
photovoltaïque-éolien connecté au réseau.
La première partie de cette thèse dresse un état de l'art de différentes topologies pour les deux
types de conversion d'énergie.
La seconde partie est consacrée à la production d'électricité sur un réseau grâce à une
machine asynchrone à double alimentation. L'originalité de cette machine, utilisée dans un
système éolien, est de pouvoir contrôler l'échange de puissance entre le stator et le réseau en
agissant sur les signaux rotoriques via un convertisseur bidirectionnel. Dans cette optique une
commande vectorielle en puissance active et réactive statoriques est mise en œuvre. Cette
commande est élaborée et testée en synthétisant trois types de régulateurs robustes: mode
glissant d'ordre un, d'ordre supérieur et adaptative à modèle de référence. Les performances
du dispositif sont analysées et comparées en termes de suivi de consigne, robustesse, et rejet
de perturbations. De plus en supposant la caractéristique de la turbine inconnue, la recherche
du point de puissance maximale est effectuée en utilisant un algorithme MPPT basé sur la
théorie de la logique floue. La réalisation d'un banc d'essai de 1kW, dans un environnement
d'une carte dSPACE1104 au laboratoire LGEB, a permit de valider la troisième technique
proposée.
La troisième partie, traite la production optimale d'électricité, par une topologie de
conversion d'énergie photovoltaïque. Un seul étage de conversion joue un double rôle: d'une
part une optimisation de la source primaire, sans régulation de la tension du bus continu via
un algorithme MPPT à Incrément de conductance modifié. D'autre part un contrôle vectoriel
de la puissance active et réactive par une commande de courant à hystérésis est mis en œuvre.
Cette étude est vérifiée par des tests de simulation, dont les résultats sont satisfaisants.
Mots clés: Photovoltaïque, Éolien, Machine asynchrone à double alimentation (MADA),
MPPT flou, Mode de glissement, commande adaptative à modèle de référence, Commande
vectorielle.

Abstract
For an ecologic and economic development, the renewable energy sources (photovoltaic
and wind) can be considered as a good alternative. The present work focuses the
modelization and the optimisation of a grid connected renewable energy system, based on
photovoltaic wind energy systems
The first part of this manuscript makes a state of the art of the different topologies in wind
and photovoltaic energy.
The second part is devoted to electrical energy fed to the grid using the doubly fed
induction generator. The conception of the machine permits to control the power exchanged
between the stator and the grid by modifying the rotor voltages via a bidirectional converter.
To achieve this, a vector control of the generator is performed with separately active and
reactive stator power control. This latter is elaborated and tested by synthesizing three
different robust controllers: first order sliding mode (MG1), high order sliding mode (MG2)
and model reference adaptive controller (MRAC). The performances of the system are
analyzed and compared in terms of reference tracking, robustness, and disturbances rejection.
For unknown turbine characteristics, the tracking of the optimal power characteristic is done
with an MPPT algorithm based on the fuzzy logic theory. The third proposed technique has
been experimentally validated, on the 1kW hardware prototype based on a dSPACE-1104 in
the LGEB laboratory.
The third part deals with an optimal operation of a grid-connected photovoltaic system.
The used single stage permits to fulfil two tasks: on one hand, the optimisation of the primary
source has without a regulation of the DC bus voltage, via a modified Incremental
conductance MPPT algorithm.
On the other hand, a vector control of the active and reactive power amounts is done via an
hysteresis current controller.
This study was verified by computer simulation with satisfied results. However, this situation
provides an incentive to consider alternative control approaches.
Keywords: Photovoltaic, Wind turbine, Doubly-fed induction generator (DFIG), Maximum
Power Point Tracking (MPPT), Fuzzy logic (FLC), Sliding modes, model reference Adaptive
Control (MRAC), Vector control.