Développement d’un prototype système SCADA multiplateforme pour la supervision d’un microréseau DC avec simulation FCS-MPC intégrée: architecture, implémentation et validation

Youm, Elhadji Omar (2026). Développement d’un prototype système SCADA multiplateforme pour la supervision d’un microréseau DC avec simulation FCS-MPC intégrée: architecture, implémentation et validation. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce mémoire présente la conception, le développement et la validation d’un système en deux parties complémentaires : 1) une simulation FCS-MPC (Finite Control Set Model Predictive Control) pour microréseau à courant continu sous MATLAB/Simulink, utilisant les algorithmes publiés dans la thèse de Dubuisson (2023), et 2) un prototype de système SCADA multi plateforme supervisant cette simulation.

La simulation FCS-MPC réimplémente les algorithmes et l’architecture de microréseau proposés par Dubuisson (2023), celle-ci est composée de cinq convertisseurs : un inverseur de source triphasé à 8 états de commutation avec régulation de tension, un convertisseur réversible buck boost pour la batterie, un boost photovoltaïque, un boost pour une éolienne à vitesse variable basée sur une génératrice synchrone à aimant permanent (PMSG), et un buck pour le générateur diesel, le tout sur un bus à courant continu commun régulé à 150 V.

Le prototype SCADA utilise le cadre de développement .NET MAUI (Multi-platform App UI). L’architecture intègre la communication Modbus TCP/IP standard pour l’acquisition de données. Une double stratégie d’historisation : locale avec SQLite et distante avec API REST sur Raspberry Pi est utilisée. Le système comprend des interfaces utilisateur pour la supervision (dashboard interactif, diagramme de circuit, graphiques historiques), la gestion d’alarmes avec niveaux de priorité, et l’exportation de données.

Le système a été validé selon deux configurations avec un mode de fonctionnement complémentaire : la journalisation SQLite directe avec sous-échantillonnage ×20 et groupement à 1000 échantillons, et l’architecture Modbus distribuée avec un bloc Modbus Simulink, le serveur diagslave, un script d’historisation Python et REST API sur Raspberry Pi.

Titre traduit

Development of a cross-platform SCADA prototype for DC microgrid supervision with integrated FCS-MPC simulation

Résumé traduit

This thesis presents the design, development, and validation of a system consisting of two complementary parts : 1) an FCS-MPC (Finite Control Set Model Predictive Control) simulation for a DC microgrid in MATLAB/Simulink, using the algorithms published in the thesis by Dubuisson (2023), and 2) a multi-platform SCADA system prototype that monitors this simulation.

The FCS-MPC simulation reimplements the algorithms and microgrid architecture proposed by Dubuisson (2023) ; it consists of five converters : an 8-state three phase source inverter with voltage regulation, a reversible buck-boost converter for the battery, a photovoltaic boost converter, a boost converter for a variable-speed wind turbine based on a permanent magnet synchronous generator (PMSG), and a buck converter for the diesel generator, all connected to a common DC bus regulated at 150 V.

The SCADA prototype uses the .NET MAUI (Multi-platform App UI) development framework. The architecture incorporates standard Modbus TCP/IP communication for data acquisition. A dual data logging strategy is employed : local logging using SQLite and remote logging via a REST API on a Raspberry Pi. The system includes user interfaces for monitoring (interactive dashboard, circuit diagram, historical graphs), alarm management with priority levels, and data export.

The system has been validated in two configurations with complementary operating modes : direct SQLite logging with 20x downsampling and grouping in blocks of 1,000 samples, and a distributed Modbus architecture using a Simulink Modbus block, the diagslave server, a Python logger script, and REST on a Raspberry Pi.

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 avec mémoire génie électrique". Comprend des références bibliographiques (pages 87-90).
Mots-clés libres:	scada, microréseau dc, fcs-mpc, commande prédictive, .net maui, modbus tcp/ip, prototype logiciel, supervision, systèmes distribués, mppt
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur(-trice) Chandra, Ambrish
Codirecteur:	Codirecteur(-trice) de mémoire/thèse Rezkallah, Miloud
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt:	19 juill. 2026 14:26
Dernière modification:	24 juill. 2026 14:07
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/4006

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