Commande d'un système de production d'énergie électrique multi-sources : application aux sites isolés

par Alioune Badara Mboup

Thèse de doctorat en Génie informatique - Automatique et traitement du signal

Sous la direction de Dimitri Lefebvre, Papa Alioune Sarr Ndiaye et de François Guérin.

Soutenue en 2011

à Le Havre en cotutelle avec l'Université Cheikh Anta Diop de Dakar .


  • Résumé

    Ces travaux de thèse concernent l’intégration sur un bus continu et la commande des sources d'énergies renouvelables pour les systèmes de production et de stockage d'énergie électrique. Le système hybride étudié est constitué d'un générateur diesel, d'une éolienne, de panneaux photovoltaïques, et d'un banc de batteries acide-plomb le tout alimentant une charge donnée. Ces sources sont interfacées par des convertisseurs d'électronique de puissance afin de maintenir la tension du bus à une valeur de référence pour une alimentation correcte de la charge. Dans cette étude, nous avons modélisé le système multi-sources avec une représentation d’état hybride non linéaire qui utilise des variables discrètes et des variables continues. Les variables discrètes représentent les contacts de couplage permettant la connexion des convertisseurs statiques sur le bus continu. Les variables continues représentent les tensions et courants nécessaires pour satisfaire la charge. Nous avons ensuite développé une stratégie de commande hiérarchisée qui consiste à réguler la tension de bus, à adapter les taux de puissance extraits des sources et à coupler ou découpler les convertisseurs associés aux sources selon des critères de disponibilité énergétique. Les lois de commande du couplage des convertisseurs et de gestion du transfert de l'énergie sont élaborées à partir des caractéristiques de fonctionnement des convertisseurs et en particulier des variations du rapport cyclique de commande. Le rapport cyclique est un indicateur de corrélation entre la source et la charge et ses variations dépendent de la puissance extraite au niveau des sources. Nous avons montré qu’il constituait une variable de décision prioritaire dans l’optimisation énergétique des systèmes multi-sources et que son exploitation permet de réduire l’instrumentation nécessaire au fonctionnement de l’installation. A l’issue du travail, nous avons réalisé les convertisseurs d'électronique de puissance avec leurs dispositifs d'acquisition et de commande et nous avons pu valider notre approche avec des résultats expérimentaux qui mettent en évidence l'efficacité de la stratégie proposée pour la gestion de l'énergie.

  • Titre traduit

    Multi-source electric power generation systeme commad : application to remote sites


  • Résumé

    This thesis concerning integration and control of renewable energy sources in systems of power generation and energy storage. The hybrid system studied consists of a wind generator, a diesel generator, photovoltaic panels and lead acid batteries for supplying continuous loads. All these sources are interfaced with the power electronics in aims to maintain the DC bus voltage to a reference value for supplying correctly the load demand. In this study we have done the model of the multisource system by using a hybrid nonlinear state space representation that uses discrete and continuous variables. Discrete variables are the contacts used to connect power converters on the DC bus. Continuous variables represent voltage and current to satisfy the load. We then developed a hierarchical control strategy which is used to regulate the voltage of the DC bus, to adjust the power rate extracted from the sources and to connect or disconnect the converter associated with sources according to criteria of energy availability. The control laws of power converters and the energy transfer management methods are developed from a study of the technological characteristics of different components of the system on one hand and information of the duty cycle value on the other. The duty cycle is a correlation measure between the source and the load. Its variations depend on the power extracted of the source. We showed that it was a priority decision variable in optimization energy of multi-source systems and operations can reduce the necessary instrumentation to control the installation. Following the methodological work, we are realized the power electronic converters and the acquiring system (and measuring). We are also validated our approach with experimental results that show the effectiveness of the strategy proposed for the energy management and the control of power converters.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XXIII-163 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 153-163

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  • Bibliothèque : Université du Havre. Service commun de la documentation. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : STH 1024
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