Design and control of standalone and hybrid standalone power generation systems

Résumé

Plusieurs régions éloignées, des infrastructures des télécommunications, les installations d'extraction et les zones résidentielles isolées utilisent actuellement des générateurs diesel pour répondre à leur besoin en électricité. Cependant, cette source d'énergie est basée sur le carburant diesel qui est coûteux et polluant. Considérant le coût, la disponibilité et la fiabilité de l'électricité fournie par cette source d'énergie polluante, il est préférable d’opter pour une nouvelle solution basée sur des sources d’énergies renouvelables disponibles localement, moins dispendieux et compatibles avec l'environnement, tels que, l’éolien, le solaire, la biomasse ou l'hydroélectricité. Pour assurer une alimentation stable et continue, le système de production d'énergie autonome hybride basé sur de nombreuses sources d'énergie renouvelables est proposé dans cette étude comme une solution efficace et rentable. Par contre, cette option nécessite une conception, et un développement d'algorithmes robustes pour une gestion sécuritaire et efficace. Étant donné que la plupart de sources d'énergie renouvelables sont intermittentes, les convertisseurs de puissance sont alors nécessaires pour l’extraction de la puissance maximale, pour assurer la conversion d'énergie, et veiller à la régulation de la tension et de la fréquence du système au point de raccordement au réseau (PCC). Malheureusement, l'utilisation de plusieurs convertisseurs de puissance cause des problèmes de coût et de fiabilité. En outre, les batteries et la charge secondaire sont des éléments clés dans ces types d'installation. Les batteries assurent une alimentation électrique continue, maintient la tension et la fréquence constantes au PCC et permet une gestion efficace de l'énergie à long terme du système. La charge secondaire est utilisée pour dissiper l’excès de la puissance produite afin de maintenir l'équilibre de puissance entre les charges et les sources d'énergie en cas où les batteries sont complètement chargées. Par contre, la tension et la fréquence ne peuvent être maintenues constantes si les charges secondaires ne sont pas purement résistives et par conséquent, leur contrôle affecte la qualité de l’énergie par la génération des harmoniques dans le système surtout si elles sont connecté au PCC. Afin d'obtenir un rendement élevé avec un coût réduit à partir des différentes sources d'énergie, minimiser l'utilisation du combustible diesel, et assurer une alimentation continue, propre et stable, plusieurs topologies basées sur la combinaison de deux sources d’énergies entrainées par différents générateurs électriques sont proposées dans ce travail de recherche. Plusieurs approches de contrôle sont conçues pour atteindre ces objectifs. Pour protéger les batteries contre la surcharge de tension et minimiser le risque de la détérioration de la qualité d'énergie, la charge secondaire utilisée dans les nouvelles topologies sont connectées au bus à courant continu au lieu de celui côté alternatif. Des modélisations et des analyses de stabilité sont effectuées. La performance des systèmes hybrides autonomes proposés ont été validés théoriquement par simulation en utilisant MATLAB / Simulink. Des validations expérimentales de deux topologies proposées ont été effectuées sur un prototype mis au point dans le laboratoire.

Date	25 avr. 2016
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ambrish Chandra (Directeur(-trice))