DESS GR2E Système Éolien Page 1

MODELISATION ETMODELISATION ET

SIMULATIONSIMULATION

D’UNE EOLIENNED’UNE EOLIENNE

D. Paraiso

JF. Terrier

JC. Mercieca

DESS GR2Edécembre 2002USTL

http://www.suivi-eolien.com/francais/

actu/actualite.asp

DESS GR2E Système Éolien Page 2

Sommaire

• Présentation du système

• Mise en REM

• SMC (Structure Maximale de Commande)

• Conclusion

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Présentation du système

• Contexte

• Objectif

• Schéma électrique

• Organisation du travail

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• Contexte

– Éolienne de 900 kW– Moteur asynchrone à rotor bobiné– Régulation de puissance active et réactive à l’aide du rotor

• Objectifs de l’étude

– Modélisation d’un système éolien– Recherche de sa SMC avec stratégie MPPT et Q=0– Modélisation et simulation sous Matlab-SimulinkTM

Présentation du système

DESS GR2E Système Éolien Page 5

Présentation du système

vvent

itrans1

ures13

réseautri

transfotri

MAS rotorbobiné

iredirot1 ifilt1

C ifilt2ucond

iond

utrans13

utrans23

uond13

uond23

ured13

ured23

irot2

onduleurtri

condo ligne +filtre

redresseurtri

arbres etréducteurpalesvent

Ωredures23

itrans2

Cmach

Cpal Ωarb

Ωarb

Cred istat1

istat2

Connexion directedu stator

. Schéma électrique du système

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• Organisation du travail

– Mise en REM du système avec régulation au rotor de la MAS

– Simplification de l’étude avec MAS à cage

– Simulation de la REM du système obtenu

– SMC et calcul des correcteurs

– Simulation et validation du système avec régulation au stator

– Passage de la régulation du stator au rotor

– Simulation et validation du système avec régulation au rotor

Présentation du système

DESS GR2E Système Éolien Page 7

Mise en REM du Système

Vvent

Cmas

Ωmas

Cpâle

Ωarbre

Ωarbre

Cpâle

Fpâle

Vent pale gear transfo réseau

red ond

mred mond

ures

itrans

utrans

ifiltre

ifiltreuond

iond

ucap

ucap

ired

isis

us

utrans

utrans

ir

ured

ir

ur

Is+ifiltre

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C mas

Mise en REM

GΩarbreFpales

Vvent CpalesPales

MAS

es-dq

er-dqis-dq

ir-dq

is-dq

ir-dq

vs-dq

vr-dq

P(θd/s)

P(θd/r)

Ω gear

i stator

i rotor

u rotor

u statoru stator

Ω gear

C mas

e stator i stator

i stator

vvent Cpal

DESS GR2E Système Éolien Page 9

Mise en REM

• Transformateur

S.E

m

i s

ifiltre

S.E

mInductance de fuite

i trans

i s + i filtreMASuus

iis

is

us

DESS GR2E Système Éolien Page 10

Mise en REM

• Arbres et réducteur

C pale Ω arbre

Ω arbre C 1G

Ω arbre Ω mas

C 2C 1

Ω masC 2

C masΩ mas

Arbre Pales Réducteur Arbre MAS

Jpale + f*Ωarbre = Cpale - C1dt dΩ arbre ΩMAS = G * Ωarbre

C1 = G * C2

Jmas + f * ΩMAS = C2 - Cmasdt dΩ mas

Ωred Cmach

Cpal Ωarb

Ωarb

Cred

GC pale Ω mas

DESS GR2E Système Éolien Page 11

Mise en REM

• REM du système global

Vvent

Cmas

Ωmas

Cpâle

Ωarbre

Ωarbre

Cpâle

Fpâle

Vent pale gear transfo réseau

red ond

mred mond

ures

itrans

utrans

ifiltre

ifiltreuond

iond

ucap

ucap

ired

isis

us

utrans

utrans

ir

ured

ir

ur

Is+ifiltre

DESS GR2E Système Éolien Page 12

Vvent

Mise en REM

réseautri

transfotri

MAS rotorbobiné

onduleurtricondo filtre

redresseurtri

arbres etréducteurpalesvent

. Schéma électrique et mise en REM du système simplifié

vvent

itrans1

Cmach

Ωarb

Ωred

Cpal

Ωarb

Cred

iredistat1 ifilt1

C ifilt2ucond

iond

utrans13

utrans23

uond13

uond23

ured13

ured23

istat2

ures13

ures23

itrans2

Vent

Fpâle

Ωarbre Ωmas

CgearΩarbre

Cpâle

gearpale

is

is

us

Cmas

uond

ured iond

ucap

ucap

ired

ondred

mred mondures

réseau

itrans

utrans

ifiltre

ifiltre

transfo

DESS GR2E Système Éolien Page 13

SMC(Structure Maximale de Commande

• Contrôle P

• Contrôle Q

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SMC

réseautri

transfotri

MAS rotorbobiné

onduleurtricondo filtre

redresseurtri

arbres etréducteurpalesvent

?Ref 1?

Ref 2? ?Ref 3?

Ref 4?

Vvent

Vent

Fpâle

Ωarbre Ωmas

CgearΩarbre

Cpâle

gearpale

is

is

us

Cmas

uond

ured iond

ucap

ucap

ired

ondred

mred mondures

réseau

itrans

utrans

ifiltre

ifiltre

transfo

DESS GR2E Système Éolien Page 15

SMC

PM MLICV1/G

mred

ired

ured

is

is

us

Cmas Ωarbre

Ωmas

Cgear

Cpâle

Fpâle ucap

Φrref

Cgear ref Cmas refIs ref

Ured ref

Vent

Vvent Ωarbre

S eq

Contrôle de la puissance active

gearpale red

DESS GR2E Système Éolien Page 16

ifiltre ref

iond

ucap

ucap

ired

utrans

SMC

Contrôle de la puissance réactive

réseau

ures

transfo

ifiltre

ifiltre

ond

uond

S eq

itrans

MLI QM1/mUcap ref

Q ref = 0

mond

itrans refuond ref

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irect

ucond-réf

ucap iinv Itrans

Q = 0

urés

itrans

ired-mes

iond-réf Itrans-réf

itrans-réfurés-mes

Q réf = 0

GIC de la régulation de Q

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Simulation - Démonstration

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Conclusion

• Bilan

• Travail restant

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Conclusion

• Travail effectué :– REM du système au stator et au rotor

– SMC avec MAS à cage avec le calcul des correcteurs

– Simulations de la régulation de P et Q fonctionnantséparément

• Travail restant :– Simuler la régulation de P et Q simultanément avec

introduction du condensateur

– Passer à une régulation sur le rotor (calcul des correcteurs)

– Simuler le système global avec la commande au rotor