DESS GR2E décembre 2002 USTLmaster-gr2e.univ-lille1.fr/formation/fichiers/be4-DESS-dec-02.pdf ·...
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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
DESS GR2E Système Éolien Page 3
Présentation du système
• Contexte
• Objectif
• Schéma électrique
• Organisation du travail
DESS GR2E Système Éolien Page 4
• 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
DESS GR2E Système Éolien Page 6
• 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
DESS GR2E Système Éolien Page 8
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
DESS GR2E Système Éolien Page 14
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
DESS GR2E Système Éolien Page 17
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
DESS GR2E Système Éolien Page 18
Simulation - Démonstration
DESS GR2E Système Éolien Page 19
Conclusion
• Bilan
• Travail restant
DESS GR2E Système Éolien Page 20
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