Commande non linéaire fondée sur la platitude d'un système de production éolien

Nonlinear Flatness-based control of a wind generation system

• Auteur / Autrice : Hani Alhamed Aldwaihi
• Direction : Emmanuel Delaleau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Génie électrique
• Date : Soutenance le 14/10/2013
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut supérieur de l'électronique et du nunérique (ISEN)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Machmoum
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Delaleau, Mohamed Machmoum, Tarek Ahmed-Ali, Eduardo Mendes, Mohamed Benbouzid, Ronan Stephan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Tarek Ahmed-Ali, Eduardo Mendes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Commande non linéaire

Énergie éolienne

Mots clés libres

Commande par platitude

Énergie éolienne

MPPT

Minimisation des pertes

Couplage au réseau électrique

Flatness-based control

Wind power

MPPT

Losses Minimisation

Electrical grid-connection

Résumé

La problématique de la production d'énergie renouvelable, l'énergie du vent dans notre cas, est liée au réglage de l'amplitude et de la fréquence de la tension du générateur entraîné par l'éolienne. Ces réglages sont nécessaires pour injecter la puissance électrique produite sur le réseau électrique. Les avancées de l'électronique de puissance, en particulier les convertisseurs de puissances commandés (redresseur, onduleur, convertisseur boost, etc), ont aidé à résoudre ces problèmes de réglage. Le défi de la production éolienne est d'améliorer la stratégie de commande appliquée aux convertisseurs, afin d'augmenter la qualité de la puissance produite et de minimiser les pertes électriques et ainsi de réduire le coût de production. Dans cette thèse, nous avons développé la commande non linéaire fondée sur la platitude d'un système de production éolien et son couplage au réseau. Cette approche permet de faciliter la construction de la loi de commande. Nous avons exposé un réglage simple et intuitif des gains des contrôleurs, reposant sur très peu de paramètres. Les pertes électriques au stator du GSAP sont minimisées, la stratégie de MPPT est réalisée sur la partie de production. Le facteur de puissance de l'énergie injectée sur le réseau électrique est contrôlé à n'importe quelle valeur désirée comprise entre zéro et un.

The problem of the production of renewable energy, ``wind energy in our case'' is related to the adjustment of the amplitude and the frequency of the voltage of the generator driven by the wind turbine. These settings are required to supply the produced electrical power to an electrical network. The advancement of the power electronics used in the power converters (rectifiers, inverters, boost converters, etc.), helped to solve these two problems of adjustment. The challenge of wind generation is to improve the control strategy applied to the converters to increase the quality of the produced power and to minimize the electrical losses of the generator, and therefore to reduce the cost of production system. In this thesis, we developed the nonlinear flatness-based control of a wind generation system. This command is used to facilitate the construction of the control law. We have shown that this command allows the designer to choose the controller gains with few and intuitive tuning parameters. Electrical losses in the stator of the Permanent Magnets Synchronous Generator (PMSG) are minimized, the Maximum Power Point Tracking strategy (MPPT) is applied to the production system and the power factor of the apparent power injected to the grid is controlled to obtain any desired value between zero and one.