La première solution que nous proposons, met en oeuvre
un système extérieur de régulation de bus continu
constitué d'un convertisseur DC-DC classique et d'une batterie en
cascade.
Nous introduisons ce processus dans le système de
conversion de la manière représentée par la figure
suivante :
Fig. 4.1. Modèle développé du
système de conversion retenu Le système considéré
porte les caractéristiques suivantes :
· Un redresseur triphasé délivrant une
tension continue dépendant de sa tension d'alimentation issue de la
source éolienne
· Un système de régulation de bus continu
composé d'une batterie associée à un convertisseur
à transfert d'énergie direct (hacheur)
· Un onduleur triphasé de tension alimentant un
réseau alternatif triphasé 230V/50Hz
L'onduleur est raccordé sur un redresseur par
l'intermédiaire d'un bus continu sur lequel se connecte également
un hacheur ayant pour fonction principale d'assurer l'adaptation des niveaux de
tension entre une batterie et ce bus continu.
Le système de régulation permet le contrôle
du bus continu dans cette installation. Ce dispositif est un régulateur
muni d'un convertisseur DC-DC qui interconnecte deux sources de tension :
· la batterie dont le niveau de tension est supposée
constant de 48V.
· le bus continu dont le niveau de tension (normalement
750V) doit permettre d'alimenter un onduleur triphasé de tension.
Au cas où une défaillance énergique
apparaît au niveau du bus continu, c'est donc ce système de
régulation qui est prévu de le palier sinon l'onduleur ne fournit
pas la puissance demandée au réseau.
Le rôle principal de ce convertisseur sera donc de
réaliser la compensation de tension entre le producteur éolien et
le consommateur réseau (utilisateur).
Parmi les convertisseurs DC-DC possibles, et eu égard de
la fonction compensatrice par élévation de tension, nous opterons
pour un hacheur survolteur (élévateur de tension).
Stratégie de commande et réglage du bus continu
dédiée aux systèmes de production d'énergie
éolienne et solaire
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Stratégie de commande et réglage du bus continu
dédiée aux systèmes de production d'énergie
éolienne et solaire
Cette conversion est destinée à remédier aux
imperfections liées au bus continu et a en charge de subvenir aux
besoins transitoires de puissance en fournissant la puissance moyenne et
assurant l'autonomie énergétique du système.
Dans ce mémoire, les convertisseurs statiques à
MLI en amont (redresseur) et en aval (onduleur) du bus continu sont
modérément exposés précédemment. Cependant
l'étude est essentiellement consacrée sur le convertisseur
DC-DC.
Le schéma électronique équivalent de la
chaîne de conversion pour un système éolien :
Fig. 4.2. Modèle électronique du système
En termes de puissance, nous pouvons traduire
également cette stratégie par la configuration suivante :
Fig. 4.3. Flux de puissance du système
régulé.
Le système considéré doit donc
répartir la puissance transitée au bus continu entre le
producteur (source éolienne raccordée à un redresseur) et
le consommateur (réseau électrique raccordé à un
onduleur) ; comme le montre la figure selon une stratégie de gestion
énergétique.
Les puissances à prendre en considération dans le
système sont :
· Pe : la puissance délivrée par
la source principale.
· Ps : la puissance consommée par le
réseau via un onduleur de tension à MLI.
· Pc : la puissance compensatrice,
générée par le système de régulation pour
équilibrer la puissance délivrée et la puissance
demandée.
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Les puissances du producteur (Pe) et du consommateur (Ps)
dans ce système sont gérées par le bus continu.
Ce processus régulateur (batterie + hacheur
survolteur) est très utile pour compenser les creux de puissance(ou
tension) : il introduit un degré de liberté
énergétique permettant de découpler les fonctionnements
énergétiques du consommateur Ps et du producteur Pe en
fournissant la différence de puissance Pe - Ps.
A cet égard, le réglage et la commande du bus
continu dépendront directement du hacheur survolteur qui le compose ; ce
qui exige la mise en oeuvre d'un dimensionnement adéquat de ces
composants visant à optimiser le rendement du système.
Il n'est pas ainsi nécessaire de mettre en association
plusieurs sources pour atteindre la tension de bus continu dans le cas
où le hacheur est survolteur.
Nous sommes ainsi conduits à élaborer notre
étude à partir du processus schématisé par la
figure suivante :
Fig. 4.4. Système de régulation utilisé
pour régler et commander le bus continu.
Il s'agit donc de synthétiser un hacheur survolteur
destiné à répondre au cahier des performances suivant :
· fournir une tension de bus continu 750V à
partir d'une tension d'alimentation 48V issue d'une batterie.
Le hacheur réalisé étant destiné
à alimenter un onduleur qui supporte peu de variation de tension ; il
faut ensuite :
· définir et mettre en place une boucle
analogique de tension à erreur statique nulle visant à
réguler la tension de sortie Ubus (tension de bus continu) en
plus de l'inévitable boucle analogique de courant à erreur
statique nulle assurant une limitation de courant iL.
En ce qui suit, nous déterminerons les
caractéristiques (fonctionnement, dimensionnement, modélisation
et simulation) du hacheur survolteur pour répondre à ces
exigences.
Stratégie de commande et réglage du bus continu
dédiée aux systèmes de production d'énergie
éolienne et solaire
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4 CHAPITRE : ETUDE DU HACHEUR
