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BADJI MOKHTAR - ANNABA UNIVERSITY   - ر    
UNIVERSITE BADJI MOKHTAR ANNABA
Année 2014/2015
Faculté des Sciences de l'Ingéniorat
Département d'électrotechnique
THESE
Présenté en vue de l’obtention du diplôme de DOCTORAT
Option : Commande Electrique
Par : ATTOUI Issam
DIRECTEUR DE THESE : OMEIRI Amar Prof. Université de Annaba
DEVANT LE JURY :
PRESIDENT : Pr. LABAR Hocine Prof. Université de Annaba
EXAMINATEURS :
Pr. OUARI Ahmed Prof. Université de Annaba
Dr. LEMZADMI Ahcene MCA Université de Guelma
Dr. TOUFOUTI Riad MCA Université de Souk-Ahras
Pr. KHELIL Khaled Prof Université de Souk-Ahras
CONTRIBUTION AU DIAGNOSTIC DE DEFAUTS D’UNE
GENERATRICE ASYNCHRONE DANS UNE CHAINE DE
CONVERSION D’ENERGIE EOLIENNE.

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ةدﺪﺠﺘﻤﻟا تﺎـﻗﺎﻄﻟا ﺮﻳﻮﻄﺘﻟ ﻲﻤﻟﺎﻌﻟا ﻪﺟﻮﺘﻟايدأ ﻲﻟإ لﻮﻘﺣ دﺪﻋ ﻲﻓ ةﺮﺒﺘﻌﻣ ةدﺎﻳز
حﺎﻳﺮﻟا تﺎﻨﻴﺑرﻮﺗ ﺔﺻﺎﺧ ﺔﻨﺳ ﻦﻳﺮﺸﻌﻟا لﻼﺧةﺮﻴﺧﻷا. ﻦﻜﻟ ,تﺎﻨﻴﺑرﻮﺘﻟا ﻩﺪﻫ نﻻ اﺮﻈﻧ نأ ﻦﻜﻤﻳ ﻲﺘﻟاو ,
ﻦﻣ ﺎﻣ ﺔﻠﺣﺮﻣ ﻲﻓ ﻞﻠﺨﻟا وأ ﻞﺸﻔﻠﻟ ﺔﺿﺮﻋ نﻮﻜﺗ ﺮﻣ اﻞﺣ ﺎﻬﻟﺎﻤﻌﺘﺳا, اﺪﺟ ﺔﻔﻠﻜﻣنﺎـﻓ ﺎﻬﺘﻴﻗﻮﺛﻮﻣ
ﺎﻬﺘﻣﻼﺳو ﻲﻫ ﺔﻟﺄﺴﻣ ﻲﻓ ﺔﻳﺎﻏﺔﻴﻤﻫﻷا ﺎﻤﻣ ىدأ ﻲﻟإ ةروﺮﺿ ماﺪﺨﺘﺳا ﺮﻳﻮﻄﺗو ﺐﻴﻟﺎﺳأ ةﺪﻳﺪﺟ
ﺎﻬﺘﺒﻗاﺮﻤﻟ ﻢﻜﺤﺘﻟاو ﺎﻬﻴﻓ ﺔﻴﺣﺎﻧ ﻦﻣ .,ىﺮﺧأ تاﺪﻟﻮﻤﻟا نﻷ ﻚﻟذو رﺎﻴﺘﻟا تاذ ﻟاﻤ بوﺎﻨﺘو ﻲﻫ ﻲﺘﻟا
ﻨﻣاﺰﺘﻣ ﺮﻴﻏ ﺎﻬﻤﻈﻌﻣ ﻲﻓﺔ ﻲﻫ ءﺰﺟ ﻢﻬﻣ ﺪﺟ ﻲﻓتﺎﻨﻴﺑرﻮﺗ حﺎﻳﺮﻟا ,ﺔﻴﻤﻫأ ﺔﺻﺎﺧﺖﺼﺼﺧ ﻩﺬﻫ ﻲﻓ
ﺔﺣوﺮﻃﻷا ﻲﻠﻋ ﺺﻴﺨﺸﺗ و ﻞﻴﻠﺤﺗﺾﻌﺑ ﻟابﻮﻴﻌ وءﺎﻄﺧﻷا ثﺪﺤﺗ ﺪﻗ ﻲﺘﻟا وأ ﺞﺘﻨﺗ ﻲﻓ ﻩﺪﻫ
تاﺪﻟﻮﻤﻟا ﺖﺑﺎﺜﻟا ءﺰﺠﻟا ﻦﻣ ﻞﻛ ﻲﻓو .راوﺪﻟا ﻞﻤﻌﻟاﺰﺠﻨﻤﻟا ﻩﺪﻫ ﻲﻓﺔﺣوﺮﻃﻷا ﻞﺧﺪﻳ لﺎﺠﻣ ﻲﻓ
ﺔﺟﺬﻤﻨﻟاﻟا و ﻒﺸﻜﻟاﺺﻴﺨﺸﺘ ﺎﻤﻴﻓ ﻖﻠﻌﺘﻳ ﺑلﺎﻄﻋﺄ تاﺪﻟﻮﻤﻟا ﺔﻴﺋﺎﺑﺮﻬﻜﻟا ﺔﻴﻨﻣاﺰﺗﻼﻟا ﺔﻤﻈﻧأ ﻲﻓ
حﺎﻳﺮﻟا ﺔﻗﺎﻃ ﺔﻠﺼﺘﻣ ﺮﻴﻐﻟا ﻲﺋﺎﺑﺮﻬﻜﻟا رﺎﻴﺘﻟا ﻊﻳزﻮﺗ ﺔﻜﺒﺸﺑ وأﻟاﺼﺘﻤ ﺔﻠﺎﻬﺑ , ﻊﻣ ﺔﺤﺻ ﻦﻣ ﻖﻘﺤﺘﻟا
ﺞﺋﺎﺘﻨﻟا لﺎﻤﻌﺘﺳﺎﺑﺞﻣﺎﻧﺮﺑ ﻟا.بﻼﺗﺎﻤ ﺐﻴﻟﺎﺳأ ﻢﻜﺤﺘﻟا ﺔﺣوﺮﻃﻷا ﻩﺬﻫ ﻲﻓ ﺔﺣﺮﺘﻘﻤﻟا ﺪﻗ ﺖﻘﺒﻃ
حﺎﻳﺮﻟا تﺎﻨﻴﺑرﻮﺗ ,ﺔﺒﻗاﺮﻤﻟا ﺎﻤﻣ مﺎﻈﻨﻟا نﻮﻜﻳ ﺎﻣﺪﻨﻋ ﻂﻘﻓ ﺲﻴﻟ ﺔﻟﺎﻌﻓ ﻢﻜﺤﺗ تﺎﻴﻨﻘﺗ ﻖﻴﺒﻄﺗ ﺐﻠﻄﺗﻲﻓ
ﺔﻳدﺎﻌﻟا ﺔﻟﺎﺤﻟا ﺘﻟاوﻲ ﻻ ﻲﻧﺎﻌﻳ ﺎﻬﻴﻓ مﺎﻈﻨﻟا ﻦﻣ ﻷاءﺎﻄﺧ ﻦﻜﻟوﺎﻀﻳأ ﺔﻟﺎﺤﻟا ﻲﻓ مﺎﻈﻨﻟا نﻮﻜﻳ ﺎﻣﺪﻨﻋ
ﺔﻳدﺎﻌﻟا ﺮﻴﻐﻟا. ,ﺔﺣوﺮﻃﻷا ﻩﺬﻫ ﻲﻓ ﻦﻣ ﻦﻴﻋﻮﻧتاﺪﻟﻮﻤﻟا ﺔﻴﺋﺎﺑﺮﻬﻜﻟا ﻢﺗ ﺪﻗ,ﻢﻬﺘﺳارد ﻟاﺪﻟﻮﻤ
ﻼﻟاﻣﻦﻣاﺰﺘ ﺔﺘﺑﺎﺜﻟا ﺔﻴﻧاروﺪﻟا ﺔﻋﺮﺴﻟاو ﻲﺗاﺬﻟا لﺎﻐﺘﺷﻻا وذ رﺎﻴﺘﻟا ﻊﻳزﻮﺗ ﺔﻜﺒﺸﺑ ﻞﺼﺘﻣ ﺮﻴﻐﻟا
ﻲﺋﺎﺑﺮﻬﻜﻟا وﻟاﻤ ﺪﻟﻮﻼﻟاﻣﻦﻣاﺰﺘ ﻟاﺔﻳﺬﻐﺘﻟا جودﺰﻤ ةﺮﻴﻐﺘﻤﻟا ﺔﻴﻧاروﺪﻟا ﺔﻋﺮﺴﻟا وذ ﻟا ﺔﻜﺒﺸﺑ ﻞﺼﺘﻤ
ﻲﺋﺎﺑﺮﻬﻜﻟا رﺎﻴﺘﻟا ﻊﻳزﻮﺗ. وﺺﻴﺨﺸﺘﻟ لﺎﻄﻋﻷا ﻲﻓتاﺪﻟﻮﻤﻟا ﺔﻴﺋﺎﺑﺮﻬﻜﻟا , ةرﺎﺘﺨﻤﻟا
ﺎﻨﻤﻗ ﻲﻓ ﻩﺪﻫ
ﺔﺣوﺮﻃﻷا
حاﺮﺘﻗﺎﺑ ﺔﻔﻠﺘﺨﻣ تاءاﺮﺟإﻣﺪﻨﺘﺴة ﻲﻠﻋ ﻚﻟذ ﻲﻓ ﺎﻤﺑ تارﺎﺷﻹا ﺔﺠﻟﺎﻌﻣ ﻦﻣ ﺔﻔﻠﺘﺨﻣ ﺐﻴﻟﺎﺳأ
رﻮﻓ ﻞﻴﻠﺤﺗﻊﻳﺮﺴﻟا ﺔﻳ وﺎﻀﻳأ تﺎﺠﻳﻮﻤﻟا ﺔﻴﻨﻘﺗ . ﻚﻟﺬﻛ،حﺎﻳﺮﻟا ﺔﻗﺎﻃ ﺔﻤﻈﻧأ ﻰﻠﻋ ةﺮﻄﻴﺴﻟا ﻞﺟأ ﻦﻣ ﺪﻗ
ﻟا ﻖﻴﺒﻄﺗ ﻢﺗﻢﻜﺤﺘ مﺎﻈﻧ ﻢﻜﺤﺗ تاﺪﺣو ﻰﻠﻋ مﻮﻘﻳ يﺬﻟا يﺮﺴﻜﻟاﻟارﻮﺴﻜ.

ii
Abstract:
During 20 last years, the world tendency to develop renewable energies led to a significant
increase in the wind parks. However, considering the wind turbines are expensive and their
reliability is a very important question, an increasing demand for profitability, reliability and
safety in wind turbines, which can be subject to failure or malfunction in its time-of-use time,
has led to new techniques of condition monitoring and control. On the other hand, because the
alternating current generators used in wind energy systems which are mostly induction
generators are a very important part in wind turbine system, a particular interest in this thesis
is focused to the analysis and diagnosis of any faults that may occur in induction machines in
both the stator and the rotor. So the work done register in the field of modeling, detection and
diagnosis of faults and consist of the application of the theory of signal processing for fault
diagnosis of a three phase induction generator installed in an isolated or connected wind
turbine system, and to validate the results in the Matlab environment. The methods proposed
in this thesis are applied to fault diagnosis of controlled wind energy conversion system, it
requires the application of robust control techniques not only when the wind system is healthy
but also when the wind turbine system is faulty. Two types of electrical machine are studied
in this thesis, the self-excited induction machine in an isolated wind system and asynchronous
double fed induction machine in a wind turbine system connected to the grid. For the fault
diagnosis of these electrical machines, different procedures are proposed based on different
methods of signal processing, including FFT (Fast Fourier Transform) and DWT (Discrete
Wavelet Transform). For the control of wind energy systems, the fractional order which is
based on fractional order controller is applied. The efficiencies of the proposed methods are
illustrated with simulation results.

iii
Résumé :
La tendance mondiale à développer des énergies renouvelables a conduite à un
accroissement important des parcs éoliens au cours des 20 dernières années. Cependant, vu
que les turbines éoliennes sont coûteuses et leur fiabilité est une question très importante, une
demande croissante de rentabilité, de fiabilité et de sécurité dans les turbines éoliennes, qui
peuvent faire l’objet de pannes ou de dysfonctionnement à un moment donné de leur temps
d’utilisation, a conduit à des nouvelles méthodes de surveillance et de commande. D’un autre
part, car les génératrices à courants alternatifs utilisées dans les systèmes éoliens qui sont en
grande majorité des génératrices asynchrones représentent une partie très importante dans les
chaînes éoliennes, un intérêt particulier est porté dans cette thèse à l’analyse et le diagnostic
de quelques défauts qu'ils peuvent apparaître dans les machines asynchrones tant au niveau du
stator que du rotor. Alors, le travail réalisé, s’inscrira dans le domaine de la modélisation, la
détection et le diagnostic des défauts et consistera à l’application de la théorie du traitement
de signal au diagnostic des défauts d’une génératrice asynchrone triphasée installée dans une
chaîne de conversion éolienne isolée ou raccordée au réseau électrique, et, à valider les
résultats dans l’environnement Matlab. Les méthodes de diagnostic proposées dans cette thèse
sont appliquées sur des chaines de conversion d’énergies éoliennes en mode contrôlées, ça
nécessite l’application des techniques de commande robuste non seulement lorsque le système
éolien est sain mais aussi quand le système éolien est en défaut. Deux types de machine
électrique sont étudiés dans cette thèse, la machine asynchrone auto-excitée dans un système
éolien isolé et la machine asynchrone à double alimentation dans un système éolien raccordé
au réseau électrique. Pour le diagnostic de défauts de ces machines électriques, différentes
procédures sont proposées en se basant sur différentes méthodes de traitement du signal
notamment FFT (Fast Fourier Transform) et DWT (Discrete Wavelet Transform). Pour la
commande des systèmes éoliens, la commande fractionnaire qui est basée sur des régulateurs
d’ordre fractionnaire est appliquée. Les efficacités des méthodes proposées sont illustrées
avec des résultats de simulation.

iv
D
DE ED DI IC CA AC CE E
Je dédie ce modeste travail à :
A ma mère et mon père (Attoui Hassen), qu’ils sachent le bonheur d’avoir
grandi à leurs côtés
A mes frères et sœurs, surtout ma petite sœur Chaima
A toute ma grande famille (Attoui, Karboua, Ayache....)
A mon oncle Attoui Tahar
A tous mes amis
Aux chercheurs de l’unité de recherche en technologie industrielle Annaba
Aux enseignants de l’université de Badji Mokhtar Annaba et tout
particulièrement aux enseignants A. Omeiri, H. Labar, A. Ouari,
N. Zarzouri, T. Bahi et M. Houabes,
A Monsieur Azzouz Yacine de l’école ESIGELEC France, pour m’avoir
aidé dans la réalisation d’un stage dans son laboratoire de recherche
IRSEEM. Je lui suis profondément reconnaissant de m’avoir fait bénéficier
de son expérience et de ses compétences tout au long de ce stage qui a
beaucoup compté dans ma formation.