Commande LPV d'une éolienne à vitesse variable pour l'optimisation énergetique et la réduction de la fatigue mécanique

par Fabien Lescher

Thèse de doctorat en Automatique

Sous la direction de Pierre Borne.

Soutenue en 2006

à l'Ecole Centrale de Lille .

  • Titre traduit

    LPV control of a variable speed wind turbine for energy optimization and fatigue loads alleviationS


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  • Résumé

    Pour continuer à se développer au rythme actuel, l'énergie éolienne se doit d'être moins chère. L'amélioration de ses algorithmes de commande est considérée comme un moyen prometteur permettant de réduire le coût de l'énergie produite par une éolienne à vitesse variable et à régulation pitch. En effet, ses lois de commande visent à la fois à optimiser la conversion de l'énergie et à réduire les charges dynamiques responsables de la fatigue mécanique subie par la structure de l'éolienne. Le fonctionnement d'une éolienne à vitesse variable se décompose en trois zones de fonctionnement, suivant la vitesse du vent traversant son rotor, et pour lesquelles les objectifs de commande sont différents. Ainsi, trois contrôleurs LPV commutant sont conçus de manière à garantir au système la stabilité, un certain niveau de performance H2 et Hinf et de robustesse vis à vis des incertitudes de modélisation sur la totalité de la zone de fonctionnement. Les paramètres des contrôleurs sont calculés par une procédure d'optimisation convexe du problème de commande formulé par des LMIs, et à partir d'une description LPV du comportement du système représentant ses non-linéarités et les flexibilités des principaux composants de sa structure mécanique (pales, arbre et mat). Un compensateur anti-windup LPV est aussi synthétisé de manière à assurer un niveau de performance lors de la saturation en vitesse de l'actionneur pitch causée par une rafale de vent. Les résultats des simulations effectuées sur un modèle d'éolienne de 400kW, montrent que le système de commande conçu permet d'améliorer sensiblement les performances du système, particulièrement en terme de réduction de la fatigue mécanique.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 132 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 123-129. 86 réf.

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  • Bibliothèque : Université des sciences et technologies de Lille (Villeneuve d'Ascq, Nord). Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 50376-2006-415
  • Bibliothèque : Ecole Centrale de Lille (Villeneuve d'Ascq, Nord). Centre de documentation.
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