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Développement d'une commande pour une hydrolienne de rivière et optimisation

Tétrault, Philippe (2016). Développement d'une commande pour une hydrolienne de rivière et optimisation. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Suivant le développement des énergies renouvelables, la présente étude se veut une base théorique quant aux principes fondamentaux nécessaires au bon fonctionnement et à l’implémentation d’une hydrolienne de rivière. La problématique derrière ce nouveau type d’appareil est d’abord présentée. La machine électrique utilisée dans l’application, c’est-à-dire la machine synchrone à aimants permanents, est étudiée : ses équations dynamiques mécaniques et électriques sont développées, introduisant en même temps le concept de référentiel tournant. Le fonctionnement de l’onduleur utilisé, soit un montage en pont complet à deux niveaux à semi-conducteurs, est expliqué et mit en équation pour permettre de comprendre les stratégies de modulation disponibles. Un bref historique de ces stratégies est fait avant de mettre l’emphase sur la modulation vectorielle qui sera celle utilisée pour l’application en cours. Les différents modules sont assemblés dans une simulation Matlab pour confirmer leur bon fonctionnement et comparer les résultats de la simulation avec les calculs théoriques. Différents algorithmes permettant de traquer et maintenir un point de fonctionnement optimal sont présentés. Le comportement de la rivière est étudié afin d’évaluer l’ampleur des perturbations que le système devra gérer. Finalement, une nouvelle approche est présentée et comparée à une stratégie plus conservatrice à l’aide d’un autre modèle de simulation Matlab.

Titre traduit

Control scheme for a hydro-kinetic river turbine and optimisation of its operating point

Résumé anglais

Following the progress regarding renewable energy growth, this master thesis is meant to be a theoretical foundation regarding the fundamentals behind the operation of a hydro-kinetic river turbine. The problematic behind this new kind of equipment is introduced, then the permanent magnet synchronous machine is studied. It’s mechanical and electrical dynamic equations are developed, introducing at the same time the concept of the rotating reference frame used later on. The topology used in this application, a two level three phased bridge, is described and the equations characterizing it are explained in order to better understand the modulation strategies available. A brief history of those strategies is presented before bringing the focus toward space vector modulation which will be used in the current application. The different components are assembled in a Matlab simulation in order to test their compatibility. The simulation results are then compared with theoretical calculations to check the model validity. Several different control algorithm capable of tracking and maintain an optimal operating point are presented. The behaviour of a typical river is studied in order to establish the magnitude of the disturbances the algorithm will have to face. Finally, a new approach is introduced and compared to a more conventional one using another Matlab simulation model.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie électrique". Bibliographie : pages 137-139.
Mots-clés libres: Hydroliennes. Hydroliennes Modèles mathématiques. Machines synchrones Modèles mathématiques. Hydroliennes Simulation par ordinateur. Onduleurs (Électricité). aimant, permanent, MPPT, Darrieus, MSAP
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Fortin Blanchette, Handy
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 20 juill. 2016 16:22
Dernière modification: 20 juill. 2016 16:22
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1692

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