Optimisation de la commande d'une éolienne à base de machine synchrone à aimants permanents
Résumé
The available power in a wind energy system depends mainly on the wind speed. Furthermore, the wind energy conversion system output power will vary as a function of the angular speed of the generator, in our case; we will be using a Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG). Otherwise, there is an operating point that allows extracting maximum power available. This operating point is adjusted by controlling the PMSG speed. The system we are studying consists of wind energy system feeding a battery using a buck-boost converter as an interface. By modifying the buck-boost duty cycle, we vary the reflected voltage at PMSG, and accordingly its speed.
An innovating maximum power point tracking technique (MPPT) for PMSG based wind energy conversion systems is proposed and theoretically analyzed. The technique searches for the system optimum relationship for maximum power point tracking and then controls the system based on this relationship. The main advantage of the proposed technique is that it does not require an anemometer or preknowledge of a system, but has an accurate and fast response to wind speed fluctuations. MATLAB/Simulink simulations confirm the validity and performance of the proposed technique.
La puissance disponible d’un système éolien dépend principalement de la vitesse du vent. De plus, le système éolien donnera une sortie en puissance qui varie en fonction de la vitesse de sa génératrice qui est une MSAP (machine synchrone à aimants permanents) dans notre cas. Autrement dit, il existe un point de fonctionnement optimal qui permet de tirer profit au maximum de la puissance disponible. Ce point est ajusté en agissant sur la vitesse de la MSAP. Le système que nous désirons étudier consiste en une éolienne alimentant des batteries tout en utilisant un hacheur abaisseur-élévateur comme interface. En modifiant le rapport cyclique du montage abaisseur-élévateur, on varie la tension reflétée au niveau de la MSAP et par conséquent sa vitesse.
Une technique innovante de capture de la puissance maximale est présentée et analysée théoriquement dans cette étude. Le principe de cet algorithme MPPT (Maximum Power Point Tracking) consiste à chercher une relation optimale de fonctionnement à la puissance maximale, puis traquer la puissance maximale en se basant sur cette relation. Son avantage principal est de ne pas nécessiter un anémomètre ou une connaissance préalable de la caractéristique de l’éolienne. La réponse du système avec cet algorithme est précise et rapide face aux fluctuations de la vitesse du vent. La validité et la performance de la technique proposée sont confirmées par simulation sur MATLAB/SIMULINK, et comparées à d’autres algorithmes.