Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Un générateur électrique est un dispositif permettant de produire de l'énergie électrique à partir d'une autre forme d'énergie. Dans l’industrie des hydroliennes, cette machine est alimentée par une turbine qui fonctionne grâce à la puissance hydraulique de l’eau. Le coût d’asservissement et de réglage représente une part considérable ainsi une préoccupation majeure pour l’industrie qui déclenche des défis de taille pour les ingénieurs et les scientifiques. Cette mémoire a pour but de la modélisation du système de contrôle de couple direct (CTC) de GSAP en utilisant MATLAB / Simulink®. Le contrôle de la vitesse de P à l'aide de la technique de contrôle orienté sur le champ et de la technique de modulation de largeur d'impulsion de vecteur à espace direct à couple direct est également analysé et comparé au CTC traditionnel. Les résultats de la simulation sont présentés pour aider à analyser les performances du système et les paramètres du contrôleur PI influent sur les performances du système. L’amélioration continue de la qualité de contrôle et d’asservissement s’avère primordiale pour la réduction des coûts et l’augmentation de la productivité. Dans ce projet, un algorithme ajustant les paramètres de l’asservissement de façon continue, à partir d’une identification du couple du générateur, qui a été développé afin d’avoir un prototype complet permettant de simuler un fonctionnement turbine-générateur-circuit. Pour des raisons de simplifications, la turbine a été remplacée par un moteur. Le premier chapitre présente la problématique, l’objectif et la méthodologie de cette mémoire. Le deuxième chapitre montre une étude bibliographique qui aborde l’énergie hydrolienne, ses types et ses performances, ainsi que les catégories de systèmes de commande, et les méthodes de contrôle. Le troisième chapitre parle de deux modèles de BEH, qui sont : le modèle spécifique, et le modèle numérique de BEH qui concerne principalement au contrôle de puissance électrique du générateur et effectue la simulation du système de contrôle de la puissance électrique générée par le générateur en utilisant le logiciel de MATLAB. Un modèle mathématique a été développé, en utilisant les données expérimentales fournies par notre partenaire industriel, ce qui a permis d’étudier le comportement de notre système expérimental et d’identifier les paramètres de PI. Le quatrième et le dernier chapitre est consacré au contrôle de la puissance électrique générée par le générateur. Une série d’essais numériques permettant de construire une base de données. Cette série d’essais décrit l’évolution de la puissance électrique en fonction du réglage paramétrique du PI. Finalement, un modèle autonome adaptatif asservi est mis en oeuvre afin de jouer le rôle d’un simulateur représentatif du mode de fonctionnement turbine-générateur.

An electric generator is a device for producing electrical energy from another form of energy. In the tidal turbine industry, this machine is powered by a turbine that operates thanks to the hydraulic power of the water. The cost of servo control and adjustment represents a considerable share as well as a major concern for the industry that triggers significant challenges for engineers and scientists. The aim of this memory is to model the PMSG direct torque control system (DTC) using MATLAB / Simulink®. Speed control of P using the field-oriented control technique and the direct-torque direct-space vector pulse width modulation technique is also analyzed and compared to the traditional DTC. The results of the simulation are presented to help analyze system performance, and PI controller parameters affect system performance. Continuous improvement in control quality and servo control is essential for cost reduction and increased productivity. In this project, an algorithm continuously adjusts the servo parameters, based on an identification of the generator torque, which was developed in order to have a complete prototype for simulating a turbine-generator-circuit operation. For reasons of simplification, the turbine has been replaced by a motor. The first chapter presents the problematic, the objective and the methodology of this thesis. The second chapter presents a literature review that discusses hydroelectric energy, its types and performance, as well as categories of control systems, and control methods. The third chapter discusses two models of turbine test bench, which are: the specific model, and the numerical model of turbine test bench which mainly concerns the electrical power control of the generator and performs the simulation of the control system of electrical power generated by the generator. Using the MATLAB software. A mathematical model was developed, using the experimental data provided by our industrial partner, which made it possible to study the behavior of our experimental system and to identify the PI parameters. The fourth and last chapter is dedicated to controlling the electrical power generated by the generator. A series of numerical tests to build a database. This series of tests describes the evolution of the electric power according to the parametric setting of the PI. Finally, a controlled autonomous adaptive model is implemented in order to play the role of a simulator representative of the turbine-generator mode of operation.