Modeling, Identification and Control Methods in Renewable Energy Systems PDF Download
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Author: Nabil Derbel Publisher: Springer ISBN: 9811319456 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 374
Book Description
Most of the research and experiments in the fields of modeling and control systems have spent significant efforts to find rules from various complicated phenomena by principles, observations, measured data, logic derivations. The rules are normally summarized as concise and quantitative expressions or “models”. “Identification” provides mechanisms to establish the models and “control” provides mechanisms to improve system performances. This book reflects the relevant studies and applications in the area of renewable energies, with the latest research from interdisciplinary theoretical studies, computational algorithm development to exemplary applications. It discusses how modeling and control methods such as recurrent neural network, Pitch Angle Control, Fuzzy control, Sliding Mode Control and others are used in renewable systems. It covers topics as photovoltaic systems, wind turbines, maximum power point tracking, batteries for renewable energies, solar energy, thermal energy and so on. This book is edited and written by leading experts in the field and offers an ideal reference guide for researchers and engineers in the fields of electrical/electronic engineering, control system and energy.
Author: Georges Salloum Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 216
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Cette thèse apporte une contribution aux méthodes d’analyse et de synthèse de la commande robuste des Machines Asynchrones à Double Alimentation alimentées par deux onduleurs de tension. Nous introduisons, au début, sa commande vectorielle avec capteurs mécaniques. Ce chapitre se distingue par une nouvelle approche pour découpler les courants de la MADA conduisant à un calcul simplifié des correcteurs. Il se termine par une étude prouvant la robustesse du découplage et de la commande vis-à-vis des variations paramétriques de la machine. La commande robuste de la MADA, par l'approche H∞, est ensuite abordée en faisant une comparaison entre quatre stratégies de contrôle. Une étude par mu-analyse de la robustesse en stabilité et en performance offre un critère de choix du correcteur. A la fin, nous abordons la commande robuste de la MADA sans capteurs mécaniques en travaillant sur des méthodes d’estimation ou d'observation : MRAS, filtre de KALMAN et l'estimateur fréquentiel.
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Le travail présenté dans cette thèse apporte une contribution sur les méthodes d'analyse, de commande robuste appliquées aux machines asynchrones. Le but principal qui est de trouver des correcteurs robustes vis à vis des variations paramètriques a été atteint et a engendré les contributions suivantes : Analyse avec des fonctions de Lyapunov dépendants des paramètres sur le bouclage linéarisant en présence de variations paramètriques. Développement d'une synthèse HÆ sur le modèle linéarisé avec objectifs de commande en multivariable. Utilisation d'un modèle de référence pour robustifier la linéarisation. Développement d'une synthèse mixte H2/HÆ avec modèle de référence sur le modèle de la machine bouclée par linéarisation pour éviter l'influence des variations paramètriques. Comparaison de ces différentes solutions et implantation sur un banc expérimental. L'effort de prouver expérimentalement les apports des commandes synthétisées, a nécessité la mise en œuvre d'un banc d'essai complet avec variateur industriel, cartes " temps réel " et interface logiciel.
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Le travail présenté dans cette thèse a pour objectif d'apporter une contribution aux méthodes de commande et d'observation des machines asynchrones destinées à la traction électrique. Dans ce contexte, plusieurs algorithmes ont été développés et implémentés. Après une présentation rapide de la commande vectorielle classique, de nouvelles approches de commande non linéaire sont proposées : il s'agit plus précisément de la commande backstepping classique et sa variante avec action intégrale. Une deuxième partie est consacrée à l'observation et à l'estimation des paramètres et des états de la machine, basée sur des structures MRAS-modes glissants d'une part et sur des structures de filtrage synchrone d'autre part. Une analyse détaillée du problème de fonctionnement à basse vitesse nous a conduit à proposer une solution originale dans le cadre d'une commande sans capteur mécanique. Le problème de la dégradation du couple en survitesse a été traité par un algorithme de défluxage basé sur la conception d'un contrôleur de tension. Enfin, nous avons proposé un algorithme d'optimisation afin de minimiser les pertes dans l'ensemble Onduleur-Machine.
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Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont pour objet le développement de commandes numériques de la machine asynchrone à six phases (MAS6) alimentée par un onduleur de tension à MLI en mode sain et en mode dégradé. Dans un premier temps, les avantages des machines multiphasées et les différentes configurations possibles quant à la disposition des enroulements sont introduits. Ensuite, les différents défauts pouvant être rencontrés dans l’ensemble onduleur-machine sont présentés. La modélisation de la machine en mode sain et mode dégradé (phase(s) ouverte(s)) est alors exposée. Le modèle approché est basée sur une matrice de transformation permettant d’obtenir directement un modèle découplé pour la machine. Cette méthode permet de distinguer les composantes inhérentes à la conversion électromécanique et celles n’engendrant que des pertes d’énergie. La modélisation de l’onduleur muni d’une modulation sinus-triangle est également abordée. La première commande employée est la commande vectorielle par orientation du flux rotorique. Outre son application en mode sain, une nouvelle approche en mode dégradé est proposée. La méthode proposée est basée sur l’imposition des courants α-β adéquats qui détermineront les courants de phase éliminant les ondulations de couple en mode dégradé. Les résultats théoriques, de simulation et d’expérimentation obtenus se sont avérés fort satisfaisants. La deuxième stratégie retenue est la commande directe de couple. De cette étude, il s’avère que la MAS6 est gravement pénalisée par la proportion relativement élevée de courants qui ne contribuent pas à conversion électromagnétique mais génèrent des pertes. Une nouvelle approche a alors été proposée. Cette technique est basée sur l’emploi de 14 vecteurs de tension (douze actifs et deux nuls) superposés dans le plan α-β et dont la caractéristique essentielle vient du fait que, dans le plan z1-z2, ces mêmes vecteurs sont de mêmes normes et de sens opposés tandis que la projection de ces vecteurs sur le plan z3-z4 est nulle. Les résultats de simulation ont montré que les composantes inhérentes aux pertes sont minimisées. Deux méthodes, permettant le contrôle direct du couple par commande indirecte de l’onduleur, ont été également étudiées en mode sain et en mode dégradé. Une première approche (DTC-PWM) permet de produire le vecteur de tension sélectionné au moyen de la fonction (MLI). La méthode proposée permet le calcul du vecteur de tension nécessaire au contrôle du couple électromagnétique et du flux statorique à partir des erreurs relatives à ces dernières grandeurs. La deuxième approche (DTC-Deadbeat) permet le calcul du vecteur théorique de tension requit pour imposer le couple de machine et le flux statorique dans une période d'échantillonnage.
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AUJOURD'HUI LA MACHINE ASYNCHRONE GAGNE BEAUCOUP DE TERRAIN DANS LES APPLICATIONS NECESSITANT LA COMMANDE DE VITESSE, DE COUPLE OU DE POSITION. CE MEMOIRE APPORTE UNE CONTRIBUTION A L'IDENTIFICATION DES PARAMETRES DE CE TYPE DE MACHINE ET A L'AMELIORATION DE SA COMMANDE VECTORIELLE. LA PREMIERE PARTIE CONCERNE DES PROCEDES D'IDENTIFICATION DES PARAMETRES DE LA MACHINE AVEC DES MOYENS INFORMATIQUES A LA FOIS MODERNES ET PERFORMANTS. AFIN DE DECOUPLER LA COMMANDE DE FLUX DE CELLE DU COUPLE, UNE ORIENTATION DU FLUX STATORIQUE, ROTORIQUE OU MAGNETISANT EST NECESSAIRE. APRES ANALYSE C'EST L'ORIENTATION DU FLUX ROTORIQUE QUI A ETE RETENUE. LE DECOUPLAGE DES COMMANDES ET DES COURANTS ISD ET ISQ N'ETANT PAS FACILE A ASSURER DANS LE CAS D'UNE ALIMENTATION EN TENSION: UN BLOC DE CALCUL, PLACE EN AVAL DES REGULATEURS DES COURANTS EST PROPOSE POUR RESOUDRE CE PROBLEME. LES ECHAUFFEMENTS DES CONDUCTEURS DANS LA MACHINE, LA SATURATION DES CIRCUITS MAGNETIQUES PEUVENT DEGRADER LA COMMANDE VECTORIELLE, QU'ELLE SOIT DE TYPE DIRECTE OU INDIRECTE. DES SOLUTIONS SONT PROPOSEES ET DES SIMULATIONS SONT FAITES POUR EN TESTER LES PERFORMANCES. AJOUTEE AUX PROBLEMES DECRITS, L'INFLUENCE DES PARAMETRES SE FAIT TOUT PARTICULIEREMENT SENTIR DANS LE CAS D'UNE COMMANDE SANS CAPTEUR DE VITESSE. UNE METHODE EST PROPOSEE POUR MINIMISER CETTE INFLUENCE SUR L'ESTIMATEUR DE VITESSE. UN BANC EXPERIMENTAL A ETE REALISE. IL PERMET D'EFFECTUER TOUTES LES ETUDES EXPERIMENTALES SANS UNE INTERVENTION MATERIELLE QUAND ON VEUT PASSER D'UNE STRATEGIE A UNE AUTRE
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Ce travail de recherche traite de l'estimation de la vitesse et de la commande de la machine asynchrone sans l'utilisation d'un capteur mécanique de vitesse, particulièrement quand la machine fonctionne à basse vitesse et à l'arrêt. Après une présentation de toutes les méthodes d'estimation de vitesse de la machine asynchrone existant dans la littérature, nous choisissons celle basée sur l'injection d'un signal à haute fréquence dans une machine présentant des saillances. L'origine de ces saillances et les composantes de courant résultant de l'injection du signal à haute fréquence ont été étudiées dans différents référentiels. La partie traitement du signal est abordée. Cette partie détaille les étapes indispensables à l'extraction de la position et de la vitesse de la machine. Nous étudions différents systèmes de filtrage, une analyse par DFT glissante et l'estimation de vitesse à l'aide d'une boucle à verrouillage de phase. Enfin, la faisabilité d'un système de commande vectorielle sans capteur est examinée. Des résultats de simulation et expérimentaux sont présentés tout au long de ces travaux pour valider les études théoriques.
Author: Nabil Derbel
Author: Georges Salloum
Author: Jean-Luc Thomas (journaliste).)
Author: Sébastien Caue͏̈t
Author: Cédric Darengosse
Author: Cédric Darengosse
Author: Fateh Mehazzem
Author: Raed Alcharea
Author: Christophe Millet
Author: AMER.. FAIDALLAH
Author: Imad Al-Rouh