Étude et développement de structures et lois de commande numériques pour la réalisation d'un simulateur de turbine éolienne de 3 kW

Study and development of numerical control laws and structures for the realization of 3 kW wind turbine simulator

• Auteur / Autrice : Cristian Nichita
• Direction : Ludovic Protin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Le Havre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Commande numérique

Éoliennes

Résumé

Les travaux présentés dans ce mémoire concernent la simulation des aérogénérateurs en vue de l'étude de l'optimisation de la conversion de l'énergie éolienne. Tout d'abord, une analyse des systèmes éoliens permet d'établir le principe de fonctionnement d'un simulateur électromécanique, utilisant un moteur à courant continu et un frein électromagnétique, capable de reproduire les caractéristiques statiques et dynamiques d'une turbine éolienne donnée. Ce principe s'appuie sur des méthodes de l'automatique et du traitement du signal. Deux variantes de réalisation du simulateur sont analysées, l'une avec commande du moteur en vitesse, l'autre en couple. Ces modelés de commande permettent de simuler les turbines éoliennes ou les aérogénérateurs, dans des configurations avec ou sans interactions entre les deux sous-systèmes qui le composent, les systèmes informatique et électromécanique. A partir de ces approches, la faisabilité de l'étude a été démontrée par la réalisation d'un dispositif expérimental qui comporte un servomoteur, une charge (un frein à poudre) et un ordinateur, ainsi que leurs éléments afférents. L'asservissement en vitesse ou en couple de l'ensemble moteur-frein a été réalisé au moyen de différents régulateurs numériques : des régulateurs classiques issus de l'expérience analogique (pi et pid), des régulateurs purement numériques (de type dead-beat) et des régulateurs en approche stochastique. Afin de déterminer les paramètres des régulateurs, des modèles numériques du processus pilote ont été établis, en utilisant à la fois méthodes analytiques et identification expérimentale. Des résultats expérimentaux montrent l'intérêt d'un tel outil pour la recherche sur la conversion optimale de l'énergie éolienne ou pour l'étude, l'essai et le test de nouvelles machines électriques