Contribution à la commande des générateurs synchrones à excitation hybride pour la conversion d’énergie Eolienne

Abstract

La Génératrice Synchrone à Excitation Hybride (GSEH) combine les avantages de la génératrice synchrone à aimants permanents, tels qu’un excellent rendement énergétique, et ceux de la génératrice à excitation contrôlable, offrant ainsi une grande flexibilité de fonctionnement à vitesse variable. Cette combinaison en fait une alternative prometteuse aux machines conventionnelles pour les applications de conversion électrique. Cette thèse se concentre sur la commande de la GSEH intégrée dans un système de conversion éolien connecté au réseau. Dans un premier temps, une commande avancée de type "backstepping control (BSC)" est développée pour le côté générateur afin d'optimiser le suivi du point de puissance maximale (MPPT) via le flux généré par la bobine d’excitation supplémentaire, améliorant ainsi les performances globales du générateur. La seconde partie de la thèse propose une nouvelle topologie où la GSEH est connectée au réseau via une structure en cascade redresseur à ponts-bus continu-onduleur. Contrairement aux topologies conventionnelles, cette nouvelle structure ne nécessite que la commande de l’onduleur. Pour cela, une commande avancée basée sur un algorithme de super-twisting (ASTC) modifié a été développée. Contrairement au STC classique, la méthode proposée, appelée ASTC, est une extension au troisième ordre du STC tout en remplaçant le terme discontinu par une fonction douce continue. Cette approche offre un bon compromis entre précision et temps de calcul, tout en réduisant l’effet de chattering. Les résultats de cette recherche démontrent le potentiel de la GSEH à améliorer la conversion d’énergie éolienne, offrant une solution innovante pour la stabilisation et l'efficacité des systèmes énergétiques. L’efficacité des techniques de commande avancées proposées et leur application dans des scénarios réels ont été validées par des simulations détaillées dans l’environnement MATLAB/Simulink.