Étude et développement de structures et lois de commande numériques pour la réalisation d'un simulateur de turbine éolienne de 3 kW

Les travaux presentes dans ce memoire concernent la simulation des aerogenerateurs en vue de l'etude de l'optimisation de la conversion de l'energie eolienne. Tout d'abord, une analyse des systemes eoliens permet d'etablir le principe de fonctionnement d'un simulateur electromecanique, utilisant un moteur a courant continu et un frein electromagnetique, capable de reproduire les caracteristiques statiques et dynamiques d'une turbine eolienne donnee. Ce principe s'appuie sur des methodes de l'automatique et du traitement du signal. Deux variantes de realisation du simulateur sont analysees, l'une avec commande du moteur en vitesse, l'autre en couple. Ces modeles de commande permettent de simuler les turbines eoliennes ou les aerogenerateurs, dans des configurations avec ou sans interactions entre les deux sous-systemes qui le composent, les systemes informatique et electromecanique. A partir de ces approches, la faisabilite de l'etude a ete demontree par la realisation d'un dispositif experimental qui comporte un servomoteur, une charge (un frein a poudre) et un ordinateur, ainsi que leurs elements afferents. L'asservissement en vitesse ou en couple de l'ensemble moteur-frein a ete realise au moyen de differents regulateurs numeriques : des regulateurs classiques issus de l'experience analogique (pi et pid), des regulateurs purement numeriques (de type dead-beat) et des regulateurs en approche stochastique. Afin de determiner les parametres des regulateurs, des modeles numeriques du processus pilote ont ete etablis, en utilisant a la fois methodes analytiques et identification experimentale. Des resultats experimentaux montrent l'interet d'un tel outil pour la recherche sur la conversion optimale de l'energie eolienne ou pour l'etude, l'essai et le test de nouvelles machines electriques