Optimisation de l'architecture et de la commande de la chaîne électrique d'une hydrolienne fluviale : conception et réalisation

Optimization of the architecture and control of the electrical system of a fluvial cross-flow current turbine : design and experimentation

• Auteur / Autrice : Matthieu Hauck
• Direction : Daniel Roye, Seddik Bacha
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 02/12/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed el hachemi Benbouzid
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Daniel Roye, Seddik Bacha, Ion Etxeberria-Otadui, Antoneta-Iuliana Bratcu, Pascal Mestre, Axel Rumeau
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Cristian Nichita

Mots clés

Mots clés libres

Hydrolien

Énergie renouvelable

Électronique de puissance

Commande

Cross-flow water turbine

Renewable energies

Power electronics

Control

Résumé

Le but de cette thèse est le développement et l'optimisation de la chaine électrique d'une hydrolienne fluviale. L'approche est d'abord traitée en simulation pour ensuite finir par la conception et la mise au point d'un prototype. La partie simulation concerne la modélisation des ensembles turbines, génératrices et électronique de puissance mais aussi le développement des diverses lois de commandes. Ces commandes peuvent intervenir à différents niveaux du contrôle jusqu'à la supervision complète du système, permettant de gérer des défauts, des algorithmes de MPPT (extraction maximale de puissance), des synchronisations entre colonne, ... Le prototype d'hydrolienne fluviale sera ensuite présenté, de la mise au point des parties mécaniques jusqu'aux résultats expérimentaux. Les travaux nombreux autour de ce prototype ont permis d'obtenir des résultats satisfaisants et encourageants qui corroborent la théorie.

The purpose of this thesis is the development and optimization of the electrical system of a fluvial cross-flow current turbine. The approach is first treated in simulation and then eventually with the design and development of a prototype. The simulation section deals with the modeling of turbines groups, generators and power electronics, as well as the development of various control laws. These controls may have an influence at different levels of the control strategies up to the complete system supervision for fault management, MPPT (maximum power extraction) algorithms, turbine columns synchronization... The fluvial cross-flow current turbine prototype will then be presented, from the development of the mechanical parts to the experimental results. The various works involving the prototype have yielded satisfactory and encouraging results that corroborate the theory.