Optimisation d'une architecture de générateurs éoliens à double excitation

Optimization of a dual-excitation wind generator architecture

• Auteur / Autrice : Khadija El Kinani
• Direction : Sandrine Le Ballois, Lionel Vido
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique et électronique - Cergy
• Date : Soutenance le 27/01/2025
• Etablissement(s) : CY Cergy Paris Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Systèmes et applications des technologies de l'information et de l'énergie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2002-....)
• Jury : Président / Présidente : Helmi Aloui
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sandrine Le Ballois, Lionel Vido, Frédéric Gillon, Malek Ghanes
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Gillon, Malek Ghanes

Mots clés

Mots clés libres

Génerateurs

Éoliens

Optimisation

Commande

Generator

Wind

Optimization

Control

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'optimisation des générateurs éoliens synchrones à double excitation (GSDE), avec pour objectif de maximiser la balance entre coût, efficacité énergétique et impact environnemental. Une étude comparative approfondie des différentes architectures a été réalisée, démontrant que les génératrices de très grande puissance peuvent assurer un équilibre optimal entre ces trois aspects.Sur la base de ces résultats, une nouvelle architecture, moins coûteuse que celles des GSDE précédemment présentées, a été proposée. Le dimensionnement et la modélisation de cette architecture ont permis de valider sa faisabilité technique et son adéquation aux exigences industrielles. Enfin, une commande basée sur un correcteur PI a été mise en œuvre, mettant en évidence la simplicité et l'efficacité de cette stratégie pour la commande des GSDE.Les résultats obtenus illustrent les avantages de cette approche, notamment une réduction significative des coûts et des impacts environnementaux, tout en maintenant des performances énergétiques élevées. Ces travaux ouvrent des perspectives intéressantes pour le développement de solutions éoliennes plus accessibles et durables.

This thesis focuses on the optimization of doubly excited synchronous generators (DESG) for wind turbines, aiming to achieve the best balance between cost, energy efficiency, and environmental impact. A comprehensive comparative study of various architectures was conducted, demonstrating that high-power generators can effectively optimize this balance.Based on these findings, a new architecture was proposed, offering a lower-cost solution compared to previously introduced DESG designs. The sizing and modeling of this architecture validated its technical feasibility and industrial relevance. Additionally, a control strategy based on a simple PI controller was implemented, highlighting the simplicity and efficiency of this approach for the control of DESGs.The results showcase the advantages of this solution, including significant cost reductions and minimized environmental impact, while maintaining high energy performance. This work provides promising perspectives for developing more accessible and sustainable wind energy technologies.