DEDICACES - Forum du club des développeurs et IT Pro

DEDICACES

A mon père BEKOLO BEKOLO Elie ,A mes mères : KANSE ELOUNDOU Micheline et

MENDIMI MENDO Liliane

DIPES II-Ecole Normale Supérieure -UYI MEVA MENDO Henri Darris c©2011

REMERCIEMENTS

♠ Je remercie tout d’abord DIEU Tout Puissant pour m’avoir accordé la grâce de réaliser ce

travail.

♠ Je remercie le professeur BEGUIDE BONOMA Chef de Département de Physique pour

son dynamisme à la tête de ce département.

♠ A tous les enseignants des Départements de Physique, de Chimie et des Sciences de l’Education

de l’Ecole Normale Supérieure pour la formation intégrale et l’encadrement qu’ils m’ont offert.

♠ A mon directeur, le Docteur Jacques ATANGANA : pour avoir bien voulu m’encadrer au

cours de ce travail, ainsi que pour l’intérêt manifeste y accordé.

♠ Je remercie les membres du jury qui, en dépit de leurs multiples occupations, ont accepté

juger ce travail.

♠ A Messieurs YAWAT NGASSA LORD Kelly et NDA NDA Zachée, pour l’encadrement

et le suivi au cours de l’élaboration de ce travail.

♠ Je remercie mes très chers parents et grands parents. Aucun acte ou expression ne pourra

exprimer mes sentiments envers vous.

♠ Je remercie la Famille MOUZONG A MOUTHE : Particulièrement M. et Mmes MOU-

ZONG sans oublier la jet-set. Aucun mot ne saura exprimer ma gratitude envers vous. Pour toute

l’affection et le soutien que vous ne cessez de me donner, je vous dis merci.

♠ Je remercie la Famille ZAMEDJO : Pour toute l’affection et le soutien que vous m’avez


Remerciements 3

donnés dès mes premier pas à Yaoundé, je vous dis merci.

♠ Mes remerciements vont également à mes frères, sœurs, cousins, cousines, neveux et nièces.

Puissiez-vous trouvez en ce travail une source de motivation et de persévérance aussi bien sur le

plan intellectuel que dans tout autre domaines de la vie.

♠ Je remercie mes oncles et tantes. Aucune expression ne pourra exprimer mes sentiments envers

vous.

♠ Mes remerciements vont également à l’endroit de mon parrain spirituel, M. BEKALA Felix

et son épouse pour leur soutien.

♠ A mes amis, camarades et collègues de galère KOUEKEU Thierry, SONFACK Hervé,

MAGNOUABO Arlette, MIMSHE Paul, MBIDA Serges, KOUETE Kévin, TCHE-

HEUBOU Sandrine, avec qui j’ai developpé, depuis nos premiers pas à l’E.N.S, la sagacité dans

le travail ainsi que le sens des valeurs.

♠ Je n’oublie pas mes autres amies, ceux là en qui j’ai toujours trouvé reconfort pendant

mes moments troubles. Il s’agit en particulier de : EROUME Virginie, MEZA EBENGUE

Michelle, DJUIDJE Josiane, NDI NNANGA Mireille, DJOUMSI Francine, OUABA

Natacha. DIETAGOUM Stéphanie, NGUEDIA William, TUENO WILLY.

♠ A tous mes camarades de promotion et de lycée avec lesquels nous nous sommes mutuellement

serrer les coudes durant toute la formation ; ainsi qu’à tous ceux dont les noms n’ont pas été cités

mais qui se reconnaitront certainement dans ce travail.

♠ Une pensée forte en direction de mes très chers amis et collègues de promotion SOPGUI

KADJE Joseph et CHIAJU KAMENI Annick de regrettés mémoires, respectivement délégué

exemplaire, éclaireur de la promotion et Fidèle Amie toujours présente quand elle en avait l’op-

portunité depuis notre entrée à l’E.N.S. Merci pour tout, puisse le Seigneur accorder paix et vie

éternelle à vos âmes.

♠ Enfin je remercie tous ceux qui ont participé de près ou de loin à la réalisation de ce travail.


Table des matières

Dédicaces 1

Remerciements 2

Abréviations 1

Résumé 4

Abstract 5

Introduction Générale 6

1 GENERALITES SUR LES ENERGIES RENOUVELABLES 7

1.1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.2 LES ENERGIES RENOUVELABLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.2.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.2.2 Les différentes formes d’énergies renouvelables . . . . . . . . . . . . . 71.2.3 L’énergie Hydraulique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.2.4 L’énergie de la biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.2.5 L’énergie de la Géothermie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.2.6 L’énergie solaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.2.7 L’énergie éolienne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.3 GENERALITES SUR L’EOLIENNE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.3.1 Distribution de Weibull . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.3.2 Le vent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.3.3 La voilure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.3.4 La génératrice asynchrone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12


Remerciements 0

1.3.5 Les convertisseurs statiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.3.6 La charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.4 STRUCTURES DES SYSTEMES DE CONVERSION D’ENERGIE EOLIENNE. 131.4.1 Principe de conversion de l’énergie éolienne . . . . . . . . . . . . . . . 141.4.2 Les différents systèmes de conversion de l’éolienne . . . . . . . . . . . 14

1.5 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2 MODELISATION D’UN SYSTEME EOLIEN DE PETITE PUISSANCE 18

2.1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.2 MODELISATION DE LA CHAINE EOLIENNE . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.2.1 Modèle du vent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.2.2 Modèle du système voilure-turbine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.2.3 Modèle mécanique de l’ensemble turbine-machine . . . . . . . . . . . 202.2.4 Modèle électrique de la machine asynchrone à cage . . . . . . . . . . 202.2.5 Modèle du redresseur à diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.2.6 Modèle de la charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.3 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3 IMPLÉMENTATION ET SIMULATION DU MODELE DANS L’ENVI-

RONNEMENT MATLAB/Simulink 25

3.1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253.2 IMPLÉMENTATION DU MODELE DANS MATLAB/Simulink . . . . . . . 25

3.2.1 Le vent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253.2.2 Mise en œuvre du sous-système turbine . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.2.3 Mise en œuvre du sous-système machine asynchrone à cage : . . . . . 263.2.4 Mise en œuvre du sous-système redresseur . . . . . . . . . . . . . . . 273.2.5 Mise en œuvre bloc de la chaîne de conversion éolienne . . . . . . . . 27

3.3 RESULTATS DES SIMULATIONS ET INTERPRETATIONS . . . . . . . . 303.4 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Conclusion Générale et perspectives 33

Bibliographie 34

CURRICULUM VITAE 39


ABREVIATIONS

CA : Courant Alternatif.CC : Courant Continu.ENS : Ecole Normale Supérieure.EnR : Enengie Renouvelable.HAWT : Horizontal Axis Wind Turbine.MADA : machine asynchrone à double alimentation.MAS : Machine Asynchrone.MLI : Modulation de largeur d’impulsion.MS : machine synchrone.MSAP : machine synchrone à aimants permanents.VAWT : Vertical Axis Wind Turbine.


Table des figures

1.1 Production mondiale de électricité basée sur les EnR [3]. . . . . . . . . . . . 91.2 Distribution de Weibull [3]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.3 Sites isolés [4]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.4 Production au fil du vent couplé au réseau [4]. . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.5 a) Aérogénérateurs à axe vertical [3,4] et b) Axe horizontal : dispositifs les

plus fréquents [4] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.6 Chaîne de conversion d’énergie [3]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.7 Machine asynchrone avec liaison direct au réseau [2]. . . . . . . . . . . . . . 151.8 Machine asynchrone avec liaison indirecte au réseau [2]. . . . . . . . . . . . . 151.9 MADA avec 2 convertisseurs MLI en cascade reliés au réseau [2]. . . . . . . . 161.10 Machine synchrone reliée au réseau par un ensemble redresseur à diodes,

convertisseur DC/DC et onduleur MLI [2]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.11 Machine synchrone reliée au réseau par deux convertisseurs MLI en cascade [2]. 16

2.1 Chaîne éolienne passive de petite puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.2 a)Schéma d’un pont de diodes b) schéma équivalent [6]. . . . . . . . . . . . . 23

3.1 Formes de vent a) Constant et b) Variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.2 Bloc turbine a) compact b) détaillé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.3 Bloc génératrice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.4 Bloc du redresseur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.5 Bloc compact de toute la chaîne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.6 Bloc tubine et génératrice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.7 Interface électronique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.8 Convertisseur AC-DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.9 Chaîne globale interconnecté . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29


Abréviations 3

3.10 Puissance et couple mécanique (vent constant à gauche) (vent variable àdroite) à la sortie de la turbine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.11 Tensions et courants(à gauche vent constant et à droite vent variable)à lasortie de la génératrice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3.12 Puissance, Tension filtrée et non filtrée tient lieu également des courants à lasortie du redresseur (vent constant à gauche et vent variable à droite) . . . . 31

3.13 (a) Repère classique (b)Repère pq [2]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36


Résumé

Ce mémoire traite de la modélisation d’un système éolien de petite puissance pour l’ali-mentation des charges à courant continu dans l’Environnement MATLAB/Simulink. Il estquestion après avoir modélisé chaque élément du système d’arriver à un modèle d’ensemblepermettant une analyse complète du système de conversion pour deux profils de vent. Lesrésultats des différentes simulations, réalisées sous l’environnement MATLAB/Simulink, sontprésentés et commentés. Il ressort de cette étude que, pour un profil de vent donné, le sys-tème proposé est capables d’extraire une énergie comparable à celle obtenue avec d’autresstructures de la littérature.


Abstract

This paper deals with the Modeling of a Wind System of Small Power for continuous Cur-rent in MATLAB/Similink environment. After having modeled each element of the system,we arrive to a general model permitting a complete analysis of the conversion system for twotypes of wind. The results of different simulations, carried out under MATLAB/Simulinkenvironment, are presented and commented on. At course out from this study that, for aprofile of wind given, the purpose system is able to extract an energy comparable to the onegotten with other structures of the literature.


Introduction Générale

La consommation d’énergie, dans le courant du XXe siècle, a considérablement augmentéà cause de l’industrialisation massive. Ceci a conduit à un épuisement rapide des sourcestraditionnelles. Pour subvenir aux besoins en énergie de la société actuelle, il est nécessairede trouver des solutions adaptées et de les diversifier. Cela peut être réalisé par l’exploitationdes ressources en énergie renouvelables inépuisables.Cependant, l’affinement des techniquesd’extraction de la puissance de ces ressources demandent des recherches approfondies visantà fiabiliser, réduire les coûts et augmenter l’efficacité énergétique. Dans ce contexte, nousnous intéressons à la filière éolienne qui semble une des plus prometteuses avec un taux decroissance mondial élevé.

Si la filière du " grand éolien " (fermes de forte puissance, sites offshore) est en pleineexpansion, la nécessité de la décentralisation de l’énergie est de plus en plus présente. Cettenécessité est marquante dans l’électrification rurale, le pompage, traitement de l’eau, élec-trolyse de l’eau et stockage d’hydrogène à plus long terme qui peuvent demander des petitespuissances. Dans ce travail, notre étude porte sur les systèmes de petite puissance. Il estprécisément question d’étudier dans l’environnement MATLAB/Simulinkle comportementde ces systèmes dans le cas des à vitesses fixes dns un premier temps etvariables dans unsecond.

Pour mener à bien cette étude, nous avons un premier chapitre qui traite des généralitéssur les énergies renouvelables et de quelques exemples de chaînes de conversion d’énergie enassociation avec différents types de génératrices. Le second chapitre est dédié à la modélisa-tion des éléments de la chaîne éolienne de petite puissance. Le troisième chapitre est consacréà l’implémentation du modèle dans l’environnement MATLAB/Simulink et à l’analyse deses performances.


Chapitre I

GENERALITES SUR LES

ENERGIES RENOUVELABLES

1.1 INTRODUCTION

Le développement et l’exploitation des énergies renouvelables (EnR) a connu une fortecroissance ces dernières années. D’ici 20-30 ans, tout système énergétique durable sera basésur l’utilisation rationnelle des sources traditionnelles et sur un recours accru aux EnR [1].Après un bref bilan des ressources énergétiques exploitables, nous nous intéresserons dansce chapitre aux systèmes de production existants, en particulier ceux relatifs aux sourceséoliennes. Nous décrirons au préalable, les éléments constitutifs d’une chaîne éolienne.

1.2 LES ENERGIES RENOUVELABLES

1.2.1 Définition

Une source d’énergie est renouvelable si le fait d’en consommer ne limite pas son uti-lisation future. C’est le cas de l’énergie du soleil, du vent, des cours d’eau, de la terre etgénéralement de la biomasse humide ou sèche, à l’échelle de la durée de vie de l’humanité.Ce n’est pas le cas pour les combustibles fossiles et nucléaires.

1.2.2 Les différentes formes d’énergies renouvelables

On distingue cinq formes d’EnR à savoir :


Chapitre 1 :GENERALITES SUR LES ENERGIES RENOUVELABLES 8

1.2.3 L’énergie Hydraulique.

L’hydraulique est actuellement la première source renouvelable d’électricité. Energie pro-duite par une chute d’eau entre deux niveaux, l’un étant plus élevé que l’autre. La puissancehydroélectrique installée dans le monde en 2004 était estimée à 715 GW, soit environ 19% dela puissance électrique mondiale [2]. Les barrages sur les rivières ont une capacité importantepour les pays riches en cours d’eau qui bénéficient ainsi d’une source d’énergie propre et "stockable"[3].

1.2.4 L’énergie de la biomasse

La biomasse désigne toute la matière vivante d’origine végétale ou animale de la surfaceterrestre. En 2005, la biomasse est la deuxième source d’électricité renouvelable mondialeavec 1% de la production d’électricité mondiale. Elle se concentre sur l’utilisation destinéeau chauffage. La biomasse est répartie en quatre catégories : la biomasse sèche (bois, déchetsagricoles), le biogaz, les déchets municipaux renouvelables solides et la biomasse humide(bioéthanol, biodiesel, huile végétal) [2].

1.2.5 L’énergie de la Géothermie

Le principe consiste à extraire l’énergie thermique contenue dans le sol. Trois types degéothermie sont distingués selon le niveau de température disponible à l’exploitation.

– la géothermie à haute énergie ou géothermie privilégiée :

Elle exploite des sources hydrothermales très chaudes, ou des forages très profonds où del’eau est injectée sous pression dans la roche. Cette géothermie est surtout utilisée pourproduire de l’électricité.

– La géothermie de basse énergie :

Il s’agit de la géothermie des nappes profondes (entre quelques centaines et plusieurs milliersde mètres) aux températures situées entre 30 et 100 C. La principale utilisation est appliquéepour les réseaux de chauffage urbain.

– La géothermie de très basse énergie :

La géothermie des faibles profondeurs aux niveaux de température compris entre 10 et30 C. Sa principale utilisation est le chauffage et la climatisation individuelle. Par rapport àd’autres EnR, la géothermie de profondeur (haute et basse énergie), présente l’avantage dene pas dépendre des conditions atmosphériques (soleil, pluie, vent). C’est donc une sourced’énergie quasi-continue, car elle est interrompue uniquement par des opérations de mainte-nance sur la centrale géothermique ou le réseau de distribution de l’énergie [2].



1.2.6 L’énergie solaire

Le soleil est une source quasiment inépuisable d’énergie qui envoie à la surface de la terreun rayonnement qui représente chaque année environ 8400 fois la consommation énergétiquede l’humanité. Cela correspond à une puissance instantanée reçue de 1 kilowatt crête parmètre carré (kWc/m2) répartie sur tout le spectre, de l’ultraviolet à l’infrarouge. Les désertsde notre planète reçoivent en six heures plus d’énergie du soleil que n’en consomme l’humanitéen une année. L’énergie solaire est produite et utilisée selon plusieurs procédés :

– L’énergie solaire thermique :

Elle consiste à produire de la chaleur grâce à des panneaux sombres. On peut aussi produireavec de la vapeur à partir de la chaleur du soleil puis convertir la vapeur en électricité.

– L’énergie solaire photovoltaïque :

Ici, on produit directement de l’électricité à partir de la lumière à l’aide de panneaux so-laires. Cette forme d’énergie est déjà exploitée dans de nombreux pays, surtout dans lespays ou les régions ne disposant pas de ressources énergétiques conventionnelles tels que leshydrocarbures ou le charbon.

– l’énergie solaire passive :

C’est une autre forme d’utilisation de l’énergie solaire qui consiste à utiliser directement lalumière pour le chauffage [2].

1.2.7 L’énergie éolienne

La ressource éolienne provient du déplacement des masses d’air qui est dû indirectementà l’ensoleillement de la terre. Par le réchauffement de certaines zones de la planète et lerefroidissement d’autres, une différence de pression est créée et les masses d’air sont enperpétuel déplacement [3]. La figure 1.1, représente respectivement Production mondialed’EnR.

Fig. 1.1 – Production mondiale de électricité basée sur les EnR [3].



1.3 GENERALITES SUR L’EOLIENNE.

L’implantation d’un système éolien nécessite au préalable une étude minutieuse du lieugéographique du site éolien. Cette étude met en jeu un certain nombre de paramètres telsque les caractéristiques du vent, les obstacles du milieu environnant et la hauteur du mat del’éolienne.

1.3.1 Distribution de Weibull

Le choix géographique d’un site éolien est primordial dans un projet de production d’éner-gie. Les caractéristiques du vent vont déterminer la quantité de l’énergie qui pourra êtreeffectivement extraite du gisement éolien. Pour connaître les propriétés d’un site, des me-sures de la vitesse du vent ainsi que de sa direction, sur une grande période du temps, sontnécessaires (un à dix ans). En effectuant la caractérisation d’un site éolien, il est impératifde connaître la hauteur sur laquelle les mesures sont prises et ensuite adapter les résultatsà la hauteur de mat de l’éolienne. En effet, la vitesse du vent augmente selon la hauteur.L’expression (1.1) donne la méthode de calcul de la vitesse du vent en fonction de la rugosité.qui est fonction du caractère des obstacles dans l’environnement proche. On précise que hest la hauteur du mat et la hauteur des appareils de mesure.

Vv(h) = Vv(hmes).ln( h

α)

ln(hmes

α)

(1.1)

La caractéristique la plus importante est la distribution statistique de Weibull voir figure1.4. Elle s’est révélée la plus adéquate pour l’emploi dans l’éolien. Elle modélise avec succèsla probabilité de l’occurrence des vitesses de vent du gisement éolien.

Fig. 1.2 – Distribution de Weibull [3].



Cette figure est obtenue grâce à l’expression (1.2) qui présente la fonction de distributionstatistique de Weibull. Les paramètres k et c sont respectivement facteur de forme (sansdimension) et le facteur d’échelle en m/s. Habituellement, le facteur de forme qui caractérisela symétrie de la distribution est dans l’éolien égal à k=2. Le facteur d’échelle est très prochede la vitesse moyenne de la vitesse du ventVv [3].

P (Vv) =k

c.(

Vv

c)k−1. exp−(

Vv

c)k (1.2)

Les figures suivantes présentent les deux grands secteurs d’application et quelques sitesadaptés à la production éolienne.

Fig. 1.3 – Sites isolés [4].

Fig. 1.4 – Production au fil du vent couplé au réseau [4].

1.3.2 Le vent

La ressource en vent, du point de vue de sa distribution statistique du paragraphe 2,est primordiale dans un projet éolien et donc déterminante pour le calcul de production del’électricité et de rentabilité. Les propriétés dynamiques du vent sont capitales pour l’étude del’ensemble du système de conversion d’énergie car la puissance éolienne, dans les conditionsoptimales, est au cube de la vitesse du vent. La vitesse du vent est généralement représentéepar une fonction scalaire qui évolue dans le temps Vv = f(t)[4].



1.3.3 La voilure

La voilure éolienne est un élément ayant des formes complexes. En mouvement dans unflux d’air, Elle transforme l’énergie de la masse d’air et délivre une puissance mécaniquecaractérisée par une vitesse de rotation et un couple mécanique. On distingue deux famillesde voilures : les aérogénérateurs à axe vertical (VAWT) et à axe horizontal (HAWT).

– Voilures de type V.A.W.T :

Une famille d’éoliennes est basée sur les VAWT. Largement utilisé dans les années 80 et 90,Ce type d’éoliennes est très peu répandu et assez mal connue aujourd’hui,car leur plus faiblerendement aérodynamique ainsi que les fluctuations élevées de la puissance électrique généréeles ont écartées du marché [3,4,6,8]. Il existe principalement trois technologies VAWT : lesturbines Darrieus classique ou à pales droites (H-type) et la turbine de type Savonius, commemontré à la figure ci-dessous a). Toutes ces voilures sont à deux ou plusieurs pales.

– Voilures de H.A.W.T :

Elles sont les plus utilisées actuellement. Les différentes constructions des aérogénérateursutilisent les voilures à deux, trois pales (les plus courantes) et les multipales. La caracté-ristique de puissance dépend principalement du nombre de pales et des propriétés aéro-dynamiques de la voilure (Coefficient de poussée, coefficient de couple)[3,4,6,8]. La figureci-dessous b) représente quelques technologie de HAWT.

Fig. 1.5 – a) Aérogénérateurs à axe vertical [3,4] et b) Axe horizontal : dispositifs les plus

fréquents [4]

1.3.4 La génératrice asynchrone

La MAS est un dispositif de l’électrotechnique qui transforme l’énergie mécanique prove-nant de la turbine en énergie électrique. la génératrice asynchrone équipe actuellement unegrande partie du parc éolien. Elle a l’avantage d’être robuste et de faible coût par rapportà la génératrice synchrone[2]. Elle est constituée d’un rotor qui reçoit le couple mécaniqueet du stator qui fournit un couple électromagnétique.Parmi les deux types de génératrice



asynchrone, nous utiliserons La machine asynchrone à cage d’écureuil : Son avantagereside dans sa simplicité et son plus faible coût. Son principal inconvénient est lié d’une partà l’impossibilité de fonctionnement à vitesse variable (lorsqu’elle est directement couplée auréseau), ce qui réduit la puissance pouvant être puisée du vent et d’autre part aux problèmesd’accrochage/décrochage au réseau [2,5,6].

1.3.5 Les convertisseurs statiques

Dans un système de conversion des énergies renouvelables, des convertisseurs sont utiliséspour charger des batteries de stockage et pour transformer le courant continu en courantalternatif et inversement. Quatre types de convertisseurs sont souvent rencontrés dans lesénergies renouvelables : les redresseurs, les onduleurs les hacheurs et les gradateurs.

a) Les onduleurs : Ils convertissent le courant continu(CC) en courant alternatif (CA).b) Les hacheurs : Permettent de réaliser la conversion continu/continu, par exemple,

pour adapter la tension entre deux sources.a) Les gradateurs : Ils convertissent le courant alternatif en courant alternatif.c) Les redresseurs : Ils réalisent la conversion alternatif/continu. Dans le système de

conversion des énergies renouvelables, ils sont souvent utilisés pour charger des batteries àpartir d’une source alternative. Ce sont des appareils relativement simples, pas chers et àbon rendement.

1.3.6 La charge

La charge et l’équipement électrique alimentés par le système peuvent être de type continucomme des équipements de télécommunications, le pompage d’eau, ou de type alternatif dansles cas d’usage domestique, ce cas nécessite un onduleur.

1.4 STRUCTURES DES SYSTEMES DE CONVERSION

D’ENERGIE EOLIENNE.

Après avoir présenté les différentes sources d’EnR à faible pollution environnementale,nous nous attachons à présent sur le principe de la conversion d’énergie éolienne,ainsi queles différentes structures de conversion utilisées rencontré.



1.4.1 Principe de conversion de l’énergie éolienne

Les éoliennes convertissent l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique, puis enélectricité. En effet, les pales du rotor éolien(voilure) captent une partie de l’énergie contenuedans le vent et la transfèrent au moyeu qui est fixé sur l’arbre de l’éolienne. Celui-ci transmetensuite l’énergie mécanique au générateur électrique qui transforme l’énergie mécanique enénergie électrique. Les composants électriques tels que convertisseurs statiques et éléments defiltrage disposés en aval de la génératrice ont un rôle d’adaptation active des caractéristiquesde l’énergie électrique entre la génératrice et la charge finale. Ce niveau est aussi chargédu pilotage de l’ensemble et d’obtenir le point de fonctionnement à la puissance optimale.La charge, sous la forme d’un pack de batteries, donc d’éléments électrochimiques, est unélément de stockage. L’énergie stockée peut être ensuite distribuée vers un éventuel réseausur lequel sont raccrochés des consommateurs. La figure suivante présente une chaine deconversion.

Fig. 1.6 – Chaîne de conversion d’énergie [3].

1.4.2 Les différents systèmes de conversion de l’éolienne

En fonction du type de générateur utilisé, il existe actuellement trois principaux typesde systèmes éoliens :

– Système éolien à vitesse fixe avec machine asynchrone à cage :

Un multiplicateur est associé à la machine et un banc de condensateurs assure sa magnéti-sation. La vitesse de rotation peut alors être faiblement variable, limitée par le glissementmaximum de la MAS. L’avantage de cette architecture est sa simplicité et son faible coût.Son principal inconvénient est d’une part l’impossibilité de fonctionnement à vitesse variable,ce qui réduit la puissance pouvant être puisée du vent et d’autre part les problèmes d’accro-chage/décrochage au réseau. Cette structure est employée au Danemark depuis les années70.voir figure 1.7



Fig. 1.7 – Machine asynchrone avec liaison direct au réseau [2].

Le dispositif permettant un fonctionnement à vitesse variable intègre un redresseur àdiodes qui fournit une tension continue variable en fonction de la vitesse de rotation del’éolienne, laquelle peut être exploitée par un onduleur MLI afin de renvoyer sur le réseau unetension alternative à la fréquence adéquate et des courants sinusoïdaux,voirfigure 1.8. Cettesolution met en oeuvre des convertisseurs de puissance qui doivent être dimensionnés pourla puissance totale envoyée par le générateur sur le réseau (coût et pertes importants) et descondensateurs pénalisants en termes de coût. Ces inconvénients ont freiné le développementindustriel de cette structure.

Fig. 1.8 – Machine asynchrone avec liaison indirecte au réseau [2].

– Système éolien à vitesse variable avec machine asynchrone à double alimen-

tation MADA :

La figure 1.9 montre une configuration avec la Machine Asynchrone à Double Alimentation(MADA). La MADA à la particularité de disposer de deux bobinages triphasés au statoret au rotor. L’un est relié directement au réseau et transfère la plus grande partie de lapuissance alors que l’autre de moindre puissance permet de faire varier les courants rotoriquesd’excitation de la MADA. C’est sur ce bobinage de moindre puissance que le convertisseurde puissance, composé d’un ensemble redresseur/onduleur MLI en cascade, est inséré afin decontrôler la vitesse de rotation de la machine. Un tel dispositif a l’avantage de fonctionner àvitesse variable en faisant intervenir un convertisseur de faible puissance.



Fig. 1.9 – MADA avec 2 convertisseurs MLI en cascade reliés au réseau [2].

– Système éolien à vitesse variable avec machine synchrone à inducteur bobiné

ou à aimants :

Plusieurs structures sont possibles pour la machine synchrone. On notera que pour chaquetopologie, il est possible de s’affranchir du multiplicateur de vitesse en utilisant une machinesynchrone à aimants permanents à grand nombre de paires de pôles.Un redresseur à diodes,associé ou non à un convertisseur DC/DC peut être utilisé.Voir figure 1.10.

Fig. 1.10 – Machine synchrone reliée au réseau par un ensemble redresseur à diodes, conver-

tisseur DC/DC et onduleur MLI [2].

Cette solution est avantageuse sur le plan économique mais la qualité des courants dela génératrice est moins bonne qu’avec un redresseur MLI ; de plus le nombre de degrésde liberté sur l’ensemble de la chaîne de conversion est plus faible (trois contre quatre).La machine synchrone peut être associée à un redresseur MLI qui permet de fonctionner àvitesse variable et donc de maximiser la puissance. Voir figure 1.11.

Fig. 1.11 – Machine synchrone reliée au réseau par deux convertisseurs MLI en cascade [2].



La topologie utilisant un redresseur à diodes et un boost comme convertisseur DC/DCest considérée comme la configuration optimale par Carlsson au regard du coût, de la qualitéde l’énergie et du facteur de puissance.

1.5 CONCLUSION

Dans ce chapitre, nous avons donné un aperçu des possibilités des EnR, en nous focalisantdavantage sur la filière éolienne et les technologies associées. Nous avons ainsi présenté lesdifférents types de générateurs électriques utilisés dans les turbines éoliennes. Nous noussommes particulièrement intéressés aux différentes structures des systèmes de conversionéolienne. Il ressort que les H.A.W.T sont les plus utilisées ainsi que les MAS.


Chapitre II

MODELISATION D’UN SYSTEME

EOLIEN DE PETITE PUISSANCE

2.1 INTRODUCTION

Dans ce chapitre, nous allons considérer un modèle constitué d’une voilure de type HAWTreliée à une génératrice asynchrone à cage débitant dans un bus continu via un redresseurà diodes. Nous modéliserons chaque élément indépendamment de l’autre, ensuite, les inter-connecter afin de ressortir la modélisation de l’ensemble du système qui serra simulé dansl’environnement Matlab/Simulink. Les résultats des différentes simulations serons présentésau chapitre 3.

2.2 MODELISATION DE LA CHAINE EOLIENNE

La figure ci-dessous rappelle le schéma synoptique de la chaîne éolienne passive de petitepuissance consideré. Celle-ci est constituée d’une voilure couplée directement à une généra-trice synchrone qui débite sur un bus continu via un redresseur à diodes ; c’est la structureque nous retenons pour ce travail.

Fig. 2.1 – Chaîne éolienne passive de petite puissance


Chapitre 2 :MODELISATION D’UN SYSTEME EOLIEN DE PETITE PUISSANCE 19

2.2.1 Modèle du vent

La vitesse du vent sera modélisée, dans cette étude, sous deux formes à savoir une formeconstante et une forme variable.

2.2.2 Modèle du système voilure-turbine

A partir de l’énergie cinétique des particules de la masse d’air en mouvement passant parla section de la surface active S de la voilure, la puissance de la masse d’air qui traverse lasurface équivalente à la surface active S de l’éolienne est donnée par l’équation (2.7) :

PV =1

2ρSV 3

v (2.1)

Où rho est la masse volumique l’air.Selon la loi de Betz, cette puissance ne pourra jamaisêtre extraite dans sa totalité. La puissance maximale pouvant être recueillie par une éolienneest égale à la limite de Betz :

Pmax =16

27Pv = 0, 59Pv (2.2)

Sous cette forme, la formule de Betz montre que l’énergie maximale susceptible d’être re-cueillie par un aérogénérateur ne peut dépasser en aucun cas 59% de l’énergie cinétique dela masse d’air qui le traverse par seconde. De cette façon le coefficient de puissance maximalthéorique est défini :

CmaxP =

Pmax

PV

=2Pmax

ρSV 3v

= 0, 59 (2.3)

En réalité, jusqu’à présent, seulement 60 à 70% de cette puissance maximale théorique peutêtre exploitée par les engins les plus perfectionnés. Ce rendement, appelé coefficient de puis-sance Cp de l’éolienne il caractérise l’aptitude de l’aérogénérateur à capter de l’énergie éo-lienne, est propre à chaque voilure. Ce coefficient lie la puissance éolienne à la vitesse duvent :

CP =2Peol

ρSV 3v

(2.4)

Pour décrire la vitesse de fonctionnement d’une éolienne une grandeur spécifique est utilisée :la vitesse réduite , qui est un rapport de la vitesse linéaire en bout de pales de la turbine etde la vitesse de vent [3].

λ =RΩ

VV

(2.5)

Où R est le rayon et Ω la vitesse de rotation de la voilure. La puissance éolienne est donnéepar la relation :

Peol =1

2λCP ρπR2ΩV 2

v (2.6)



On peut également définir le couple éolien par :

Ceol =1

2λCP (λ)ρπR2V 2

v (2.7)

En considérant le coefficient de couple Ct(λ) défini par la relation :

CP (λ) = λCt(λ) (2.8)

Cette relation peut encore être écrite sous la forme :

Ceol =1

2Ct(λ)ρπR2V 2

v (2.9)

2.2.3 Modèle mécanique de l’ensemble turbine-machine

L’équation différentielle qui caractérise le comportement mécanique de l’ensemble turbineet machine est donnée par :

JtdΩ

dt= Ceol − Cmec − ftΩ (2.10)

Où : Jt est l’inerties de la turbine respectivement, ft son coefficient de frottement, Ceol lecouple statique fournie par l’éolienne. Le modèle qui caractérise le comportement mécaniquede la chaîne éolienne est donné par l’équation différentielle suivante [5] :

Cmec = Ceol − JtdΩ

dt− fmΩ (2.11)

2.2.4 Modèle électrique de la machine asynchrone à cage

Le modèle mathématique de la machine asynchrone à cage obéit à certaines hypothèsesessentiellement simplificatrices [2,9] :

– L’absence de saturation dans le circuit magnétique.– La distribution sinusoïdale de la f.e.m crée par les enroulements du stator.– L’hystérisis est négligée avec les courants de Foucault.– L’effet d’encochage est négligeable.– La résistance des enroulements ne varie pas avec la température.

Les équations des machines électriques dans un repère fixe lié au stator sont décrite par :Vsa

Vsb

Vsc

= Rs

isa

isb

isc

+d

dt

φsa

φsa

φsa

(2.12)

Avec :– Rs : La résistance des phases statoriques.



– (VsaVsbVsc)t : Les tensions des phases statoriques.

– (isaisbisc)t : Les courants des phases statoriques.

– (φsaφsbφsc)t : Les flux totaux à travers les bobines statoriques.

Comme les enroulements statoriques sont montés en étoile à neutre isolé (figure 2.1 a)), lasomme instantanée des courants statoriques est nulle, de sorte qu’il n’y a pas de couranthomopolaire.Par conséquent, il existe une composante homopolaire de tension ou de flux,elle n’intervient pas dans le couple.Le comportement de la machine est donc représenté pardeux variables indépendante. Après développements des équations précédente dans le repèrede Park, on obtient les équations suivantes :

Vsd = Rsisd +dφsd

dt− pΩφsq (2.13)

Vsq = Rsisq +dφsq

dt+ pΩφsd (2.14)

Dans les machines à répartition sinusoïdale des conducteurs φsd et φsq sont fonctions linéairesdes courants isd et isq :

φsd = Lsdisd + φe (2.15)

φsq = Lsqisq (2.16)

Où φe représente le flux des aimants à travers le circuit équivalent direct. En substituant leséquations 2.21 et 2.22 dans 2.19 et2.20, on obtient les équations de la machine dans le repèrede Park(voir annexes) données par :

Vsd = Rsisd + Lsdisddt− LspΩisd (2.17)

Vsq = Rsisq + Lsdisqdt− LspΩisd + φepΩ (2.18)

ω = pΩ (2.19)

Avec– Vsd et vsq : Tensions statoriques dans le repère de Park[V] ;– isd et isq : Courants statoriques dans le repère de Park[A] ;– Rs : Résistance statorique [Ω] ;– Ls : Inductance cyclique statorique [H] ;– p : Nombre de paire de pôles de la machine.– ω : Pulsation des tensions[rad.s−1]

Les tensions étant des grandeurs d’entrée, on peut exprimer les grandeurs de sortie (courants)en fonction de celles-ci. On obtient alors :

disddt

=1

Ls

(Vsd −Rsids + LspΩisq) (2.20)



disqdt

=1

Ls

(Vsq −Rsiqs − LspΩisd − φepΩ) (2.21)

Sous la forme matricielle, on a :

d

dt

[isd

isq

]=

1

Ls

[Vsd

Vsq

]−

[Rs −LspΩ

LspΩ Rs

] [isd

isq

]−

[0

φepΩ

](2.22)

Le couple électromagnétique développé par la machine à f.e.m sinusoïdale est donné par larelation suivante :

Ce =3

2p[φsdisq − φsqisd] (2.23)

En considérant les expressions des flux totaux et en tenant compte de l’égalité Lsd = Lsq = Ls

on obtient la relation suivante :Ce =

3

2pφeisq (2.24)

2.2.5 Modèle du redresseur à diodes

On considère un redresseur alimenté par une source de tension alternative, débitant surune batterie supposée idéale. On considère que l’impédance de la source est nulle. Dans cecas, les courants de ligne ia, ib et ic prennent à tour de rôle la valeur (et forme) du courantcontinu Idc. Chaque diode assure la conduction du courant pendant 1

3de la période. Avec

l’hypothèse d’une impédance de source nulle, le courant s’établit instantanément à sa valeurIdc lorsqu’une diode devient conductrice.

A partir du schéma équivalent de la figure 2.3 b) (phases a et b en conduction) , onapplique la loi des mailles et des nœuds, nous pouvons écrire :

diadt

=1

2Ls

[Va − Vb − Vbus] (2.25)

En procédant de la même manière pendant les autres phases de conduction on obtient lesystème matriciel suivant :

d

dt

ia

ib

ic

=1

2Ls

1 −1 0

0 1 −1

−1 0 1

Va

Vb

Vc

− [Vbus

] (2.26)

Le courant continu en aval du pont de diodes est calculé à partir de l’équation ci-dessus etla tension est donnée par la relation :

Udc =22π3

∫e(θ)dθ (2.27)

Où θε[−2π3

, 2π3

]



La distribution dans la génératrice étant sinusoïdale, on peut poser : e(θ) = E√

2 cos θ.En intégrant la relation ci-dessus, on obtient le résultat :

Udc =3√

6

πE (2.28)

Où E est la valeur efficace de la tension induite dans le stator.Il existe une fonction Matlab max/min dans le bloc du redresseur qui sélectionne res-

pectivement la tension la plus positive et la plus négative des trois tensions disponibles enamont du pont de diodes. Le système matriciel suivant résume les différents choix possibles.

[Vabc

]=

Va

Vb

Vc

=1

3Udc

2 −1 −1

−1 2 −1

−1 −1 2

Ca

Cb

Cc

(2.29)

Où les coefficients Cabc définissent les phases en conduction (C=1 s’il y a conduction d’unephase et 0 si non).

Fig. 2.2 – a)Schéma d’un pont de diodes b) schéma équivalent [6].

2.2.6 Modèle de la charge

Dans ce travail, la charge est de type accumulateur. Ses caractéristiques sont définies parsa charge maximale Q = Idct et sa resistance interne r. Où t est le temps de charge et Idc lecourant à la sortie du redresseur.

2.3 CONCLUSION

Dans ce chapitre, nous avons modélisé tous les éléments qui rentrent dans la structuredu modèle de conversion choisi. Il ressort donc de cette modélisation que, tous ces élémentssont interdépendant ; Raison pour laquelle l’étude que nous allons mener au chapitre suivant,



prendra en compte cet aspect où les paramètres d’entrée d’un élément serrons les paramètresde sortie du précédent.


Chapitre III

IMPLÉMENTATION ET

SIMULATION DU MODELE DANS

L’ENVIRONNEMENT

MATLAB/Simulink

3.1 INTRODUCTION

Le présent chapitre traite de simulation du bloc électronique qui ressort les différentséléments modélisés au chapitre précédent. Ceci a été réalisé dans l’environnement Mat-lab/Simulink. Les divers blocs existant ont été connectés entre eux afin d’obtenir toute lachaîne de conversion éolienne, laquelle serra simulée. Nous présentons ensuite les différentescourbes obtenues à la sortie de chaque élément,il s’agit en d’autre termes de la caractérisationde notre système éolien de petite puissance.

3.2 IMPLÉMENTATION DU MODELE DANS MAT-

LAB/Simulink

procédons de proche en proche afin d’y parvenir.

3.2.1 Le vent

L’implémentation serra faite pour les deux formes de la vitesse du vent représentées dansla figure 3.1.


Chapitre 2 :IMPLÉMENTATION ET SIMULATION DU MODELE DANS L’ENVIRONNEMENTMATLAB/Simulink 26

Fig. 3.1 – Formes de vent a) Constant et b) Variable

3.2.2 Mise en œuvre du sous-système turbine

Le modèle de la turbine présent dans matlab/simulink se présente comme le montre lafigure 3.2. Nous avons ici deux paramètres d’entrée à savoir la vitesse du vent et la vitessede rotation du rotor et on obtient à la sortie , le couple mécanique ;il s’agit en réalité de larésolution l’équation 2.11.

Fig. 3.2 – Bloc turbine a) compact b) détaillé

3.2.3 Mise en œuvre du sous-système machine asynchrone à cage :

Le couple mécanique obtenu est le paramètre d’entrée de notre génératrice qui le trans-forme en couple électromagnétique et en courants et tensions triphasés alternatives. Ce blocimplemente les équations de la génératrice. Voir figure 3.3.

Fig. 3.3 – Bloc génératrice



3.2.4 Mise en œuvre du sous-système redresseur

Les tensions et courants triphasés constituent les paramètres d’entrée de notre redresseurà diodes de type snubber c’est-à-dire qu’un circuit RC série est monté en parallèle aux bornesde chaque diode ; ceci ayant pour but d’éviter les variations brusques de tension et dissiperla chaleur. A la sortie on obtient une tension et un courant continus redressés. La figure 3.4illustre ce bloc.

Fig. 3.4 – Bloc du redresseur

3.2.5 Mise en œuvre bloc de la chaîne de conversion éolienne

Voici comment il se présente dans l’environnement matlab/simulink (Voir figure 3.5).

Fig. 3.5 – Bloc compact de toute la chaîne

Il est constitué de trois parties à savoir :– Un premier bloc wind :

caractérisant la forme du vent injectée ( voir figure ci-dessus élément en vert).– Un deuxième bloc windmill :

il contient la turbine et génératrice asynchrone à cage (voir figure 3.6).



Fig. 3.6 – Bloc tubine et génératrice

– Un dernier bloc statcom :il contient la partie électronique (le redresseur à diodes) tel que le présente la figure ci-dessous.

Fig. 3.7 – Interface électronique

Où AC-DC est défini par le bloc de la figure ci-dessous.



Fig. 3.8 – Convertisseur AC-DC

En réalisant une interconnexion entre les blocs sus-cité, on obtient le bloc global de lachaîne de conversion éolienne détaillé représenté par la figure suivante.

Fig. 3.9 – Chaîne globale interconnecté



3.3 RESULTATS DES SIMULATIONS ET INTERPRE-

TATIONS

Les figures ci-dessous nous permettent de faire une comparaison entre les couples méca-niques (pour une vitesse constante du vent et une vitesse variable).

Fig. 3.10 – Puissance et couple mécanique (vent constant à gauche) (vent variable à droite)

à la sortie de la turbine.

On note que le couple est maximale à l’instant t=0s correspondant au démarrage dusystème. Cela peut s’expliquer le fait qu’à t=0s, la vitesse de rotation de la turbine est nulle ;par conséquent, le couple mécanique à cet instant prend la valeur du couple éolien, car lacontribution inertielle de la machine ainsi que son frottement sont nuls.Il en est de mêmepour la puissance mécanique. Après un certain temps, ces paramètres (couples et puissances)atteignent une valeur constante correspondant au régime permanent de fonctionnement dusystème.



Les figures suivantes nous permettent d’observer la nature des tensions et courants à lasortie de la génératrice.

Fig. 3.11 – Tensions et courants(à gauche vent constant et à droite vent variable)à la sortie

de la génératrice

On observe une nature pas sinusïdale des courants. Par contre les tensions présententcette nature. Ce peut être justifié par l’existence des inductances statoriques qui empêchentles variations brusques de courant. Ces résultats étaient prévisibles à cause des expressionsdes tensions et courants dans le repère de Park, dans lesquelles variations de courant sontfortement perturbées par les variations vitesse de rotation du stator.

La figure nous présente l’allure de la puissance (premier cadran), de la tension et ducourant filtrés (deuxième cadran) non filtrés (dernier cadran présentant des ondulations) àla sortie du redresseur à diodes. On constate effectivement que notre pont de diodes nous afourni des grandeurs continu en sortie.

Fig. 3.12 – Puissance, Tension filtrée et non filtrée tient lieu également des courants à la

sortie du redresseur (vent constant à gauche et vent variable à droite)



3.4 CONCLUSION

Ce chapitre nous a permis de réaliser une implémentation du système éolien de petitepuissance. Les résultats obtenus par simulation nous amènent à dire qu’à la sortie de chaqueconstituant de notre chaîne, nous obtenons des caractéristiques similaires à celles de la lit-térature et que la variation de la vitesse du vent a une influence sur le couple mécaniqueet les courants statoriques d’où leur forme non sinusoïdale. Nous avons également constatéque notre système garde le même fonctionnement qu’on soit à vitesse constante ou à vitessevariable.


CONCLUSION GENERALE ET

PERSPECTIVES

Au terme de ce travail dont le but était de modéliser et caractériser un système éolien depetite puissance, nous avons :

-Présenté les généralités sur les énergies renouvelables en mettant un accent particuliersur la filière de l’éolienne, ainsi que les différentes structures les plus utilisés. Nous avonsretenu la stucture la moins coûteuse pour notre étude.

-Modélisé les différents éléments de notre chaîne de conversion. Ainsi, chaque constituanta été décrit par les équations qui le régissent.

-Simulé l’ensemble de notre système dans l’environnement Matlab/Simulink. Les résultatsobtenus ont été présentés et commentés.

Il ressort de cette étude, que le système que nous avons implémenté est non seulementpeu onéreux, mais présente également des spécificités qui sont similaires à celles des autresstructures étudiées dans [3]. Ce système peut être utilisé par les pays en voie de développe-ment à l’instar de notre pays le Cameroun qui demeure encore à la traîne en ce qui concernela filière éolienne. Comme perspectives,nous pouvons par exemple envisager :

– Une étude plus approfondie qui tend à maximiser l’efficacité énergétique, tout en mi-nimisant le coût.

– Une réalisation pratique puis une implantation en site isolé du système proposé.– L’utilisation de la MADA pour éviter le phénomène de surtension au démarrage, ce

qui impose l’utilisation des redresseurs MLI.


BIBLIOGRAPHIE

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[4] B. MULTON, « Aérogénérateurs Electriques ». Master Recherche S.T.S, I.S.T-SPEE,Paris 11-ENS. Cachan 2009. 90 P. 2009.

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[6] A Abdelli, « Optimisation Multicritère d’une Chaîne Eolienne Passive ». Thèse deDoctorat, 15 0ctobre 2007,211 P. Institut National Polytechnique de Toulouse. 2007.

[7] S.BELAKEHAL, A. BENTOUNSI, M. MERGONG et H. BENALLA, « Modé-lisation et Commande d’une Génératrice Synchrone à Aimants Permanents Dédiées à laConversion de l’énergie Eolienne ». Revue des énergies Renouvelables, Vol 13, N 1, PP 143-161. 2010.

[8] H. COMBLOG, « Minimisation de l’Impact des Perturbations d’Origine Eoliennedans la Génération d’Electricité par des Aérogénérateurs à Vitesse Variable ». 18 Décembre2003, 274 P. Thèse. Ecole Nationale Supérieure d’Arts et Métiers centre de Bordeaux. 2003.

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ANNEXES

A-RAPPELS SUR LE REPERE DE PARK

Pour modéliser la machine synchrone à aimants permanents nous ferons

recours au repère de Park.

-Axes des repères classiques

Dans le repère classique il y a trois axes (as, bs, cs) orientés suivant les axes

des trois enroulements statoriques de la machine. L’axe as est considéré comme

référence pour les transformations ultérieures. L’angle θ donne la position du

rotor par rapport au stator ; voir figure ci-dessous a)

-Axes des repères pq

Les trois enroulements du stator peuvent être remplacés par deux enroule-

ments fictifs à π2 dans l’espace et alimentés par des courants à π

2 dans le temps.

Les deux enroulements virtuels sont disposés sur les axes d et q (Voir figure

c-dessous).

Pour passer du système triphasé, abc, au système biphasé, dq, (ou à l’envers)

il faut utiliser les transformation de Park :[Vsdq

]= [P (θ)]

[Vsab

][

Vsabc

]= [P (θ)]−1

[Vsdq

]DIPES II-Ecole Normale Supérieure -UYI MEVA MENDO Henri Darris c©2011

ANNEXE 36

Fig. 3.13 – (a) Repère classique (b)Repère pq [2].

Avec [P (θ)] et [P (θ)]−1 respectivement la matrix directe et inverse de Park

données par les relations ci-dessous :

[P (θ)

]=

√2

3

cosθ cos(θ − 2π

3 ) cos(θ − 4π3 )

sinθ −sin(θ − 2π3 ) −sin(θ − 4π

3 )

1√2

1√2

1√2

[P (θ)

]−1

=

√2

3

cos(θ) sin(θ) 1√

2

cos(θ − 2π3 ) −sin(θ − 2π

3 ) 1√2

cos(θ − 4π3 ) −sin(θ − 4π

3 ) 1√2

B-CARACTERISTIQUES DE LA TURBINE

Vitesses du vent : 0 ;5 ;6 ;7 ;8 ;9 ;10 ;11 ;12 ;19 ;20(m/s)

Vitesses de rotation : 0 ;571.55 ;685.8 ;800.15 ;914.4 ;1028.8 ;1143.1 ;1257.4 ;1371.7(tr/min)

C-CARACTERISTIQUES DE LA MACHINE

Modèle : 10HP

Puissance nominale : Pn=7500 VA

Tension nominale ph-ph : Un=400 Vrms

Fréquence nominale : fn=50 Hz


ANNEXE 37

Résistance stator : Rs=0.03461(pu)

Inductance stator : Ls=0.04484 (pu)

Résistance rotor : Rr=0.0347(pu)

Inductance rotor : Lr=0.04484 (pu)

Inductance mutuelle : M=1.827(pu)

Moment d’inertie : J=0.05642(pu)

Constante de frottement : fm=0.001655

Nombre de poles : p=2

D-CARACTERISTIQUES DU PONT DE DIODES TYPE SNUB-

BER

Résistance : r=100Ω

Capacité : L=0.1 10−6

Tension seuil : Vf=0.8V


CURRICULUM VITAE

NOMS : MEVA MENDO.

PRENOMS : Henri Darris.

DATE ET DE NAISSANCE : 24 Août 1986 à Enongal.

NATIONALITE : Camerounaise.

Etat MATRIMONIAL : Célibataire

E-MAIL : [email protected]

A-FORMATION ACADEMIQUE

1. 2010 : Master I de physique à l’Université de Yaoundé I.

2. 2009 : Licence de Physique à l’Université de Yaoundé I.

3. 2009 : DI.P.E.S I à l’Ecole Normale Supérieure de Yaoundé.

4. 2006 : Baccalauréat C au Lycée de Ndikiniméki.

5. 2004 : Probatoire C au Lycée de Ndikiniméki.

6. 2002 : B.E.P.C au Lycée de Touboro.

7. 1998 : C.E.P.E à l’Ecole Publique de Sololo.

A- DOMAINES DE COMPETENCE

1. Informatique : bonne maîtrise des logiciels Word, Excel, PowerPoint,

Latex, paint, autocad.


CURRICULUM VITAE 39

2. Physique générale :bonne maîtrise des lois de la physique.

B- AUTRS COMPETENCES

1. Langues

– Français : excellent niveau.

– Anglais : passable.

2. Infomatique Bonne maîtrise des logiciels suivants : Word, LaTeX, Exel,

Matlab-Simulink, Paint et Autocad.

C- EXPERIENCE PROFESSIONNELLE

1. 2006 à 2011 : Elève Professeur à l’ENS de Yaoundé-Cameroun.

2. 2009 et 2011 : Stage Pratique au Lycée Général-Leclerc


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