etude et commande de gÉnÉratrices asynchrones pour l' utilisation de l' Énergie...

1

ETUDE ET COMMANDE DE GÉNÉRATRICES ASYNCHRONES POUR L' UTILISATION DE L' ÉNERGIE ÉOLIENNE

- Machine asynchrone à cage autonome- Machine asynchrone à double alimentation reliée au réseau

Directeur de Thèse : René LE DOEUFFEncadrant : Mohamed MACHMOUM

2

PLAN DE L’ETUDE1ère PARTIE : Généralités sur les systèmes éoliens

Présentation du système éolien globalProblèmes posés par une chaîne de conversion éolienne Solutions électrotechniques

2ème PARTIE : Machine asynchrone auto-excitée autonomePerformances en régime équilibré et déséquilibréLimites de fonctionnement

3ème PARTIE : Simulateur analogie de turbine éolienneModélisation du vent et de la turbineCommande d’une MCC

4ème PARTIE : Etude et commande de la MADA en génératrice

Topologie des machines à double alimentationModélisation de la machine en vue de la commandeSynthèse des régulateursRésultats et association avec le simulateur de turbine

3

Energie éolienne, qualité et développement :Puissance installée en GW en Europe fin

2002 :

Programme EOLE 2005, lancé par l’ADEME en 1996 :

Objectif 0,5 GW en France d’ici 2005

12

4,15

2,9

0,150

2

4

6

8

10

12

Allemagne Espagne Danemark France

1ère P

AR

TIE

: Gén

éralités sur les systèm

es éoliens

Energie propre sans rejet atmosphériqueGéographiquement diffuseSource d’énergie (vent) généralement plus importante en hiver

Captage et conversion de l’énergie complexeMatériaux coûteuxSource d’énergie (vent) aléatoire

4

Conversion de l’énergie

2 3 21

1

1( ) ;

2

m p

RP C R V avec

KV

Puissance disponible sur l’arbre de la génératrice :

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 20000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

900014 m/s

13 m/s

11 m/s

12 m/s

8 m/s

9 m/s

10 m/sPui

ssa

nce

méc

aniq

ue (

Wa

tts)

Vitesse de rotation du générateur (tr/min)0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60.5

0.51

0.52

0.53

0.54

0.55

0.56

0.57

0.58

0.59

0.6pC

Cp

Exemple d’évolution du coefficient de puissance

Vitesse fixe

Vitesse variable

1ère P

AR

TIE

: Gén


es éoliens

5

Systèmes de régulation de vitesse et production optimale d’énergie

Système "stall"

��resV

��resV

Système " pitch"

Section depale

��V

Sens dedéplacement

Fonctionnement de l'éolienne à Cp max. quelle que soit la vitesse du vent :

Cp=Cpmax pour = opt

. ( )opt

opt v zone IIR

1ère P

AR

TIE

: Gén


es éoliens

I II III

opt

max

min Vvent

VmaxVmin

6

Conversion électromécaniquemachine asynchrone

MULTIPLICATEUR MASf

RESEAU

SENS DU TRANSFERT D’ENERGIE

MULTIPLICATEUR MAS f

RESEAU

REDRESSEUR ONDULEUR

+

-

ENERGIE

MAS à cage directement reliée au réseau

MAS à cage reliée au réseau par redresseur-onduleur

MULTIPLICATEUR MADA

f

RESEAU

ENERGIEREDRESSEUR COMMANDE ONDULEUR

+

-

ENERGIE

Machine asynchrone à double alimentation structure de Scherbius

1ère P

AR

TIE

: Gén


es éoliens

7

Conversion électromécaniquemachines à structures spéciales

MS discoïde modulaire à champ axial

Machine à réluctance

variable non-excitée

Machine à réluctance variable excitée par des

courants statoriques triphasés

B

CHAMP

COURANT

COURANTI

CHAMPB

I

1ère P

AR

TIE

: Gén


es éoliens

8

Raccordement des éoliennes

2 modes de fonctionnement

Fonctionnement autonome

Raccordement au réseau

Machine asynchroneauto-excitée robustesse faible coût

Machine asynchroneà double alimentation (Scherbius)

vitesse variable taille du convertisseur réduite

1ère P

AR

TIE

: Gén


es éoliens

9

objectifs

Modéliser le phénomène d’auto-excitation en régime équilibré et déséquilibré

Modèle diphasé de la machine asynchrone

Modèle de la charge et des capacités basé sur une transformation étoile – triangle

Validation du modèle par comparaison aux essais expérimentaux

Etude des performances et des limites d’utilisation à l’aide du modèle établi

2ème PARTIE : Machine asynchrone auto-excitée autonome

10

Machine asynchrone auto-excitéeModèle diphasé

0 0 1 0

0 0 0 1

0 0 0

0 0 0

( )

sds s

sq sds s

rd sqr r

rqr r

rrd sq rq sd

aR cR

VaR cRdVcR bR pdt

cR p bR

d K f

dt J J J

sd

sq

rd

rq

ψ

ψ

ψ

ψ

Ω

1a

sL1

b

rL

c

s r

M

L L1

2

s r

M

L L

MAS

Ca Cb Cc

Za

Zb

Zc

2èm

e PA

RT

IE : M

achine asynch

rone auto-excitée autonome

11

Importance de la saturation magnétique

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

-400

-200

0

200

400

temps (s)

Vsa

(V

)

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

-1000

-500

0

500

1000

temps (s)

(a)

Vsa

(V

) (b)

Simulation d'un amorçage de la tension statorique

2èm

e PA

RT

IE : M

achine asynch


F.E.M.statorique M

cs

IV

C

Is

F.E.M.rémanente

Point defonctionnement

12

Identification de l'inductance magnétisanteEssai au synchronisme sous tension variable

V ME

RS lSIS

IM Relevé des couples de points (IM,M)

2èm

e PA

RT

IE : M

achine asynch


0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

Courant magnétisant Im (A)

Ind

ucta

nce

ma

gné

tisa

nte

M (

H) Points éxperimentaux

Interpolation polynomiale

13

Fonctions de Ra,b,c,

La,b,c, Ca,b,c

Prise en compte du régime déséquilibré

MAS

Ca Cb Cc

Za

Zb

Zc

MAS

Cca

Cbc Cab

Zab Zca

Zbc

2 3

2 3

2

2

1 1. * *

1

1 1 1 1. . . . . . . . . .

1

ij ij ijk k ij

k k

ij ijk ij k k

k k

dU d U d UR C U RL LL

dt CC dt dtL C RR

CC

dj d jRR C j RL C LL C

CC CC dt CC dtL C RR

CC

Zn=Rn+Ln Zi,j=Ri,j+Li,j

2èm

e PA

RT

IE : M

achine asynch


14

Architecture du modèle global

1

3

a ab ca a b c

b bc ab a b c

c ca bc a b c

V U U V V V

V U U V V V

V U U V V V

1

3

ab a b ab bc ca

bc b c ab bc ca

ca c a ab bc ca

J I I J J J

J I I J J J

J I I J J J

MODELE DELA MACHINE

ASYNCHRONE

PASSAGE DESCOURANTS DE

LIGNE AUXCOURANTS DE

PHASE

MODELE DELA CHARGE

PASSAGE DESTENSION SIMPLES

AUX TENSIONSCOMPOSEES

r Ra,b,cCa,b,c La,b,c

Va

Vb

Vc

IaIbIc

Jab

Jbc

Jca

Uab

Ubc

Uca

Va

Vb

Vc

2èm

e PA

RT

IE : M

achine asynch


15

Validation du modèle(essai d'amorçage et de désamorçage)

1 2 3 4 5 6 7 8

0

0-400

-200

0

200

400

Vsa

(V

)

1 2 3 4 5 6 7 8

Délai d’amorçageV

sc (

V)

Temps (s)-400

-200

0

200

400

Vsa (V)

Vsc (V)

200 V

1 s

Délaid’amorçage

Coïncidence des délais d'amorçage et des amplitudes théoriques et expérimentaux

20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

Ecroulement de la tension

Vsc

(V

)

Vsc

(V

)200 V

1 s

Ecroulement de la tension

2èm

e PA

RT

IE : M

achine asynch


16

Fonctionnement en régime déséquilibré

Simulation Expérimental

Capacités équilibrés (33 µF) déconnexion soudaine de l’une des 3 charges :

Concordance de la durée du régime transitoire et des amplitudes

2èm

e PA

RT

IE : M

achine asynch


17

Mise en évidence du déséquilibre

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5Vecteur courant statorique en régime équilibré

Cou

rant

sta

tori

que

d’ax

e

Courant statorique d’axe -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5Vecteur courant statorique en régime déséquilibré

Cou

rant

sta

tori

que

d’ax

e

Courant statorique d’axe

ondulations 100 Hz

2èm

e PA

RT

IE : M

achine asynch


18

Evolution de la tension en fonction de la puissance débitée

À capacité fixée,Il existe un point

de fonctionnement limite au delà

duquel la machine se désamorce

500 1000 1500 2000

Puissance débitée (W)

C=28 µF

C=32 µF

C=36 µF

190

200

210

220

230

240

250

260

270

280

Ten

sion

sta

toriq

ue (

V)

2èm

e PA

RT

IE : M

achine asynch


19

Influence d'une charge résistive

0 10 20 30

28 µF

32 µF

36 µF

Variation de tension (%)

À capacité fixée,la résistance de charge est réduite

jusqu'au désamorçage de la machine

19,5 %

23,5 %

29,7 %

V

V

f

f

0 2 4 6

28 µF

32 µF

36 µF

Variation de fréquence (%)

5,6 %

3,9 %

2 %

2èm

e PA

RT

IE : M

achine asynch


20

Influence d'une variation de vitesse

13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5 17290

300

310

13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5 17200

220

240

260

13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5 1745

46

47

48

49

Temps (s)

Vitesse de lamachine(rad/s)

Tensionstatorique (V)

Fréquence(Hz)

Variation de la vitessede 5 % (3000 à 2850 tr/min)

Variation de la tension généréede 14 % (250 V à 215 V)

Variation de la fréquence statorique

de 4,5 % (48,2 à 46 Hz)

2èm

e PA

RT

IE : M

achine asynch


21

Bilan

Modélisation simple basée sur :

o Un modèle de machine diphasé

o Un modèle de la charge et des capacités indépendant

Importance de la saturation et donc de l'identification de l'inductance magnétisante

Limites de fonctionnement dues aux variations de tension et de fréquence

Amélioration par interface d'électronique de puissance (alourdissement du dispositif)

2èm

e PA

RT

IE : M

achine asynch


22

3ème PARTIE : Simulateur analogie de turbine éolienne

objectifs Placer les génératrices à l’étude dans un contexte proche

de celui d’une éolienne réelle

Utilisation d’outils existants pour la modélisation du vent

Utilisation des équations statiques de la turbine éolienne

Etablissement d’une consigne de vitesse à partir d’un modèle de turbine et commande d’une MCC à partir de cette consigne de vitesse

Commande robuste

Adaptabilité du dispositif

23

Architecture générale du simulateur

Cp

1

vent

R

V 1 3 2

2 eol

Cp

R V

1

eol eolJ s f K1 ref 2 ref

MCC

-

ventV Couple éolien m

rT

Equationmécanique

MultiplicateurCoefficient de puissancede l’éolienne

2 ref

Dispositif mécanique (aérogénérateur)

Dispositif électrotechnique

COMMANDELQ

1U

UHacheur Rapport

cyclique

1

K

1

Dispositif mécanique


Modélisé sous Simulink

MCC réelle

Modélisé sous Simulink

3èm

e PA

RT

IE : S

imulateur analogie de turbine éolienn

e

24

Modélisation du vent

Décomposition spectrale de

Van der Hoven

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-1

0

1

2

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-20

-10

0

10

20

Temps (s)

Vm

Vt

ComposantelenteVm

Ajustementd’amplitude

Filtrage Vent

++

Composantede turbulence

Vt

3èm

e PA

RT

IE : S


e

25

Modélisation de la turbine

Cp

1

R

V

1 3 22

C

pR V

T

VCouple mécanique

produit par la turbine

Coefficient depuissance de la turbine

Cpm 1

T TJ s f

1

K

1 2ref

-

Equationmécanique

Multiplicateurde vitesse

r

1

Calcul du coefficient de

puissance

Etablissement du couple

mécanique de l’éolienne

Equationmécanique

Multiplicateurde

vitesse

3èm

e PA

RT

IE : S


e

26

Commande de la machine à courant continu

1

a aL p R

1

mccpJ

mccf

cK

eK

- -IaUa y-

ref

Filtre deKalman

IaGain duretour d’état[K Kta+Ga]

Iaobs

obs

refobs

em

r

robs

Modèlede la MCC

CommandeLQG

Commande sans capteur, seule la

mesure de courant est utilisée

3èm

e PA

RT

IE : S


e

27

Simulation de l’ensemble turbine + modèle de MCC

i

courantMCC

Vitesse

Vitesse deréférence

Ua

Tension MCC

t

Temps

Saturation400 V

Saturation1800 tr/min

courant

oc

u

Régulateur LQ

Vitesse

Modèle de turbine

Horloge

u1 i

ModèleMCC

Saturationde la

vitesse deréférence

Saturationcorrespondant à la tension

max générée par le hacheur

3èm

e PA

RT

IE : S


e

I II III

opt

max

min Vvent

VmaxVmin

28

Résultats de simulation (éolienne libre)

Vvent m/s

ref tr/min tr/min

160 180 200 220 240 260 280 300 320 3400

5

10

15

20

160 180 200 220 240 260 280 300 320 340600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Profil de vent établi à partir de la décomposition

spectrale

Vitesse de consigne et vitesse mesurée de la

machine à courant continu

3èm

e PA

RT

IE : S


e

29

Essais de l’ensemble turbine + MCC réelle

MCC Leroy-Somer 10kW

Omega ref

Omega

3èm

e PA

RT

IE : S


e

30

Bilan

Etude de différentes génératrices dans un contexte proche d’un système éolien réel

Adaptation d’un algorithme de commande LQG robuste.

Bonne corrélation entre résultats théoriques et expérimentaux

3èm

e PA

RT

IE : S


e

31

objectifs

Etablissement d’un modèle diphasé de la MADA

Mise en place d’une stratégie de commande permettant le fonctionnement en génératrice dans le contexte d’un système éolien

Synthèse de trois régulateurs linéaires de philosophies différentes

Evaluation des performances par divers essais puis par l’association avec un modèle de turbine

4ème PARTIE : Etude et commande de la MADA en génératrice

32

Topologie des machines asynchrones à double alimentation

Analogie de fonctionnement avec la machine synchrone :

Machine synchrone : r dépendant de la position mécanique de la machine

MADA : r entièrement contrôlable par l’alimentation du rotor

a

b

c

c'

a'b'

r

s

ur

vr

wr

us

vsws

c

r

us

vsws

sb

a

N

S

4èm

e PAR

TIE

: Etude et com

mande de la M

AD

A en génératrice

33

Objectif de la commande

MADA

AC/DC

klref

U

VW

DC/AC

UD

C UDCref

ks

klCommande

convertisseurréseau

Commandeconvertisseur

rotor

Pref

Qref

P : Puissance active échangée entre le stator et le réseauQ : Puissance réactive échangée entre le stator et le réseaukl : Facteur de puissance du convertisseur réseauUDC : Tension du bus continu

4èm

e PAR

TIE

: Etude et com

mande de la M

AD

A en génératrice

34

Modélisation en vue de la commandeEtablissement de la référence de puissance

Essai en boucle ouverte :

1V

2V

nV-

m

r

Modèle dela turbine Modèle de

la MADA

t

PPref

mes

Si mes est tel que=opt alors le couple(Pref,Vn) est stocké

A vitesse de vent donnée :La consigne de puissance augmente jusqu’à ce que l’ensemble

turbine+MADA atteigne la vitesse de rotation optimale

Etablissement d’un abaque : Pref=f(Vvent)Commande de la machine en puissances active et réactive

4èm

e PAR

TIE

: Etude et com

mande de la M

AD

A en génératrice

35

Modélisation en vue de la commande(choix du référentiel et simplifications)

Hypothèses de travail :Résistance de phase Rs négligée

Réseau stable donc flux de la machine constant

Référentiel diphasé lié aux flux avec le vecteur flux aligné sur l'axe d

;

0

0

s

s

ds qs s

Vet

ds s qs

V et V V

4èm

e PAR

TIE

: Etude et com

mande de la M

AD

A en génératrice

36

Modélisation en vue de la commande(Equations)

;

sds s ds ds qs

ds s ds dr

sqs s qs qs dsqs s qs qr

dr r dr dsrdr r dr dr qr

qr r qr qs

rqr r qr qr dr

dV R I

dtL I MId

V R I L I MIdtd L I MI

V R Idt L I MId

V R Idt

ss

s s s

r

s

q

drs

MV

L

V V M

L

I

Q IL

P

2

2

( )

( )

dr dr qr

qr q

r s rs

sr s r s

s s sr dr

MR g L

L

MVMR g L

V

gL

I I

IL

V I

4èm

e PAR

TIE

: Etude et com

mande de la M

AD

A en génératrice

37

2

1

( ) r rs

MR p L

L s

s

MV

L

2

1

( ) r rs

MR p L

L s

s

MV

L

2s

s s

V

L

2

( )s rs

Mg L

L

+

+

+

-

-

++

s dss

Mg

L

P

Q

Vqr

Vdr

Iqr

Idr

2

( )s rs

Mg L

L

Modèle interne simplifié de la machine4

ème PA

RT

IE : E

tude et comm

ande de la MA

DA

en génératrice

38

Cahier des charges de la commande

Bonne précision statique de façon à obtenir une production optimale d'énergie et un facteur de puissance unitaire

Dynamique électrique aussi élevée que possible malgré les dynamiques mécaniques lentes, sans engendrer de dépassements pouvant nuire à la durée de vie de la machine

Bon rejet des perturbations qui peuvent être nombreuses sur un tel système

Robustesse face aux éventuelles variations paramétriques du dispositif

4èm

e PAR

TIE

: Etude et com

mande de la M

AD

A en génératrice

39

Principe de la commande

P=Kiqr

Q=K1Idr+K2

Lien entre puissances statoriques et courants

rotoriques

Principe des contrôles direct et indirects pour l'axe q :

Modèle de la MADANON simplifié

R(p)uq

Pref

Pmes

Iqrmes

K

Contrôle direct

Contrôle indirect

wrRégulateurs :

PI avec compensation de pôles

RST placement de pôles

LQG

4èm

e PAR

TIE

: Etude et com

mande de la M

AD

A en génératrice

40

Structures des régulateurs

B

AYYref

-i

p

kk

p

T

S

B

AYYref

R

S

-

u

M

Q ?

wm

um

em

ymM

Q ?

m

ww

u

mˆu x

m

yy

u

mˆe x x

Modèle de commande Modèle d’observation

Régulateur à actionProportionnelle - Intégrale

Régulateur polynomial RST basé sur la théorie du

placement de pôles robustes

Régulateur multivariable basé sur la minimisation d'un critère quadratique

4èm

e PAR

TIE

: Etude et com

mande de la M

AD

A en génératrice

41

4èm

e PAR

TIE

: Etude et com

mande de la M

AD

A en génératrice

Caractéristiques des régulateurs

PI : Robustesse médiocre face aux incertitudes paramétrique et de modélisation

Pas de prise en compte des perturbations et peu de degrés de liberté pour le réglage

RST : Prise en compte des perturbations

Bonne gestion du compromis rapidité / performances

LQG : Nombreux degrés de liberté pour le réglage

Bonne efficacité face aux incertitudes paramétrique et de modélisation

42

Performances(suivi de consigne contrôle indirect)

2 2.2 2.4 2.6 2.8

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

Temps (s)

Régulateur PI

P (W)

2 2.2 2.4 2.6 2.8

0

500

1000

1500

2000

Temps (s)

Q (VAR)

2 2.2 2.4 2.6 2.80

10

20

30

40

Temps (s)

IdrIqr

2 2.2 2.4 2.6 2.8

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0Régulateur RST

Temps (s)

P (W)

2 2.2 2.4 2.6 2.8

0

500

1000

1500

2000

Temps (s)

Q (VAR)

2 2.2 2.4 2.6 2.80

10

20

30

40

Temps (s)

IdrIqr

2 2.2 2.4 2.6 2.8

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

Temps (s)

P (W)

2 2.2 2.4 2.6 2.8

0

500

1000

1500

2000

Temps (s)

Q (VAR)

2 2.2 2.4 2.6 2.80

10

20

30

40

Temps (s)

IdrIqr

Régulateur LQG

N=1450 tr/min ; à t=2s, Pref=-5kW ; à t=2,5s, Qref=2kVAR : Contrôle indirect : oscillations très faibles sur les courants

4èm

e PAR

TIE

: Etude et com

mande de la M

AD

A en génératrice

43

Performances(variation de vitesse en échelon)

1.95 2 2.05 2.1 2.15 2.2-6000

-5800

-5600

-5400

-5200

-5000

Régulateur PI

temps (s)

P (W)

1.95 2 2.05 2.1 2.15 2.21950

2000

2050

2100

2150

2200

temps (s)

Q (VAR)

1.95 2 2.05 2.1 2.15 2.2-6000

-5800

-5600

-5400

-5200

-5000

Régulateur RST

temps (s)

P (W)

1.95 2 2.05 2.1 2.15 2.21950

2000

2050

2100

2150

2200

temps (s)

Q (VAR)

1.95 2 2.05 2.1 2.15 2.2-6000

-5800

-5600

-5400

-5200

-5000

Régulateur LQG

temps (s)

P (W)

1.95 2 2.05 2.1 2.15 2.21950

2000

2050

2100

2150

2200

temps (s)

Q (VAR)

1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4-5800

-5600

-5400

-5200

-5000

Temps (s)

Régulateur PI

P (W)

1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4-5800

-5600

-5400

-5200

-5000

Régulateur RST

Temps (s)

P (W)

1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.41900

2000

2100

2200

2300

Temps (s)

Q (VAR)

1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.41900

2000

2100

2200

2300

Temps (s)

Q (VAR)

1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4-5800

-5600

-5400

-5200

-5000

Régulateur LQG

Temps (s)

P (W)

1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.41900

2000

2100

2200

2300

Temps (s)

Q (VAR)

Contrôledirect

Contrôleindirect

Pref=-5kW ; Qref=2kVAR ; à t=2s, N passe de1350 tr/min à 1450 tr/min Contrôle indirect : régulateur LQG pratiquement insensible à la variation de vitesse

4èm

e PAR

TIE

: Etude et com

mande de la M

AD

A en génératrice

44

Performances(robustesse vis à vis des variations de paramètres)Conditions de l'essai : Résistances Rs et Rr doublées, Inductances

magnétisante M divisée par 2

2 2.5 3

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

Régulateur PI

Temps (s)

P (W)

2 2.5 3-500

0

500

1000

1500

2000

2500

Temps (s)

Q (VAR)

2 2.5 3-500

0

500

1000

1500

2000

2500

Temps (s)

Q (VAR)

2 2.5 3

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

Régulateur LQG

Temps (s)

P (W)

2 2.5 3-500

0

500

1000

1500

2000

2500

Temps (s)

Q (VAR)

2 2.5 3

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

Régulateur RST

Temps (s)

P (W)

Contrôle indirect :

A t=2s, Qref=2kVAR ; à t=2,5s, Pref=-5kW ; à t=3s, N passe de1350 tr/min à 1450 tr/min Le régulateur LQG reste le plus performant malgré la présence d'oscillations

4èm

e PAR

TIE

: Etude et com

mande de la M

AD

A en génératrice

45

Essais avec le simulateur(schéma synoptique)

Cp

1R

V

1 3 22

Cp

R Vm

1

Js f1

K

12

2mes

MADA

f

mesP

K

-

VCouple méanique de la

turbine

1

r

r

Equation mécaniqueRéducteurCoeficient de puissance

de la turbine

2

Dispositif mécanique (turbine)


r

Commande

Vent

Pref

(essai en boucle ouverte)

RéseauAC

ACDCDC

Bus DC

Pref

Qref

Pmes

Qmes

Commandevectorielle

+

+

-

-

Cp

Vra

Vrb

VrcImpulsions

MLI

Calcul ducouple

Multiplicateur

4èm

e PAR

TIE

: Etude et com

mande de la M

AD

A en génératrice

46

Essais avec le modèle de turbine(Résultats des trois régulateurs)

-La présence de l’onduleur minimise les différences entre les régulateurs

- Meilleure régularité du régulateur LQG

4èm

e PAR

TIE

: Etude et com

mande de la M

AD

A en génératrice

47

Banc d'essais en cours de développement

MADA

Réseau220 / 380 V

50 Hz

MCCHACHEUR

IMPULSIONSMLI

IMPULSIONSMLI

CAPT.COURANT

CAPT.TENSION

CAPT.TENSION

CAPT.COURANT

CAPT.COURANT

TMS320F240

Carte DS1103

CNA

CAN

INTERFACE

CODEUR

INTERFACED’ADAPTATION

CARTEDE CDE

4èm

e PAR

TIE

: Etude et com

mande de la M

AD

A en génératrice

48

Interface graphique DSPACE control desk 4èm

e PAR

TIE

: Etude et com

mande de la M

AD

A en génératrice

49

Conclusions

Etude de deux systèmes de production d'énergie (autonome et relié au réseau) et d'un simulateur de turbine.

Modélisation simple du phénomène d'auto-excitation de la machine à cage en régime déséquilibré. Faibles différences théorie / pratique dues aux incertitudes sur la caractéristique de magnétisation.

Réalisation théorique et expérimentale d'un simulateur de turbine adaptable.

Comparaison de trois régulateurs linéaires pour la commande de la MADA en génératrice.

50

Perspectives

Finalisation du banc d’essais en cours de développement

Etude de la commande du deuxième convertisseur de la MADA pour autoriser la bidirectionalité du transfert de puissance

Intégration du dispositif sur un micro-réseau à l’étude au laboratoire

Modélisation plus fine du phénomène de saturation dans les machines asynchrones

Dispositif de stockage d'énergie et optimisation technique et économique de la chaîne de conversion

51

Mercide votre

attention.

etude et commande de gÉnÉratrices asynchrones pour l' utilisation de l' Énergie...

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