New control strategy for permanent magnet synchronous generator (PMSG) wind turbine

Résumé

Grâce à des recherches approfondies dans la communauté des éoliennes, des technologies de pointe ont émergé pour obtenir le bon fonctionnement des éoliennes. Cependant, certaines fonctionnalités doivent être améliorées pour avoir le meilleur système de conversion d’énergie. Ce mémoire se concentre sur les domaines suivants qui constituent des défis pour les exploitants d’éoliennes: 1. Amélioration de la distorsion harmonique totale (THD) en concevant une stratégie de contrôle avancée. 2. Détection de défaut inter-tours au stade précoce. Dans la première section de cette thèse, un schéma basé sur le contrôle en mode glissant (SMC) est proposé pour un système de conversion d’éolienne à vitesse variable à entraînement direct (WTCS) équipé d’un générateur synchrone à aimant permanent (PMSG) connecté au réseau. Dans ce travail, un redresseur à diode, un convertisseur de suralimentation, un onduleur à point neutre (NPC) et un filtre en L sont utilisés comme interface entre l’éolienne et le réseau. Cette topologie présente de nombreuses fonctionnalités telles que la simplicité pour les applications d’éoliennes de faible et moyenne puissance. Il est également moins coûteux que les convertisseurs dos à dos à deux niveaux dans les applications de moyenne puissance. L’approche SMC démontre d’excellentes performances dans le contrôle de systèmes non linéaires compliqués tels que WTCS. La stratégie de contrôle proposée modifie la loi d’atteinte (RL) de la technique du mode glissant pour réduire le problème de réticence et pour améliorer la propriété THD par rapport à la loi d’atteinte conventionnelle SMC. L’efficacité de la stratégie de contrôle proposée est explorée par une étude en simulation sur une éolienne de 4 KW, puis vérifiée par des tests expérimentaux pour un montage de 2 KW. KW La deuxième section de ce mémoire propose une stratégie de détection et de localisation de défauts basée sur un modèle (FDL) d’une éolienne PMSG montée en surface. L’un des défauts les plus courants dans les éoliennes est le défaut de court-circuit inter-tours (ISC) dans le générateur de WTCS. Pour élaborer le défaut et en observer les conséquences, une éolienne de 120 KW équipée de PMSG est modélisée en injectant le défaut en fonctionnement normal et en régime permanent. L’approche géométrique (GeA) offre de nombreuses fonctionnalités pour FDL dans les applications de contrôle de système non linéaire. Il peut fonctionner comme une fonction intégrée du système de contrôle WTCS dans lequel un défaut ISC est détecté et localisé lorsqu’il se produit dans l’enroulement du stator de PMSG. Le GeA est une technique basée sur un modèle qui fonctionne sur la base des équations gouvernantes du générateur d’éolienne. L’efficacité du schéma FDL proposé est justifiée par la co-simulation du système de conversion d’énergie éolienne à l’aide des progiciels Maxwell, Simplorer et Matlab.

Date	30 nov. 2020
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Maarouf Saad (Directeur(-trice)) & Handy Fortin Blanchette (Codirecteur(-trice))