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Chrin, Phok. Contribution to electric energy generation for isolated-rural areas using 2nd life components and renewable energies: modelling and control of an induction generator

Chrin, Phok (2016). Contribution to electric energy generation for isolated-rural areas using 2nd life components and renewable energies: modelling and control of an induction generator.

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Résumé en francais

Le Cambodge est un pays situé en Asie du Sud-Est, avec grand potentiel de ressources en énergies renouvelables. Même fort de ce potentiel, la puissance électrique actuellement installée n'est pas suffisante pour tout le pays. Environ 80% de la population vit dans les zones rurales et 75% des ménages sont sans réseau électrique. Ils utilisent une batterie, le moteur diesel, des bougies ou du kérosène pour l'éclairage, la télévision, les multimédia et autres appareils ménagers. Une minorité des citoyens, dans la partie nord utilise des modules pico hydro électriques acheté dans les pays voisins pour éclairage. Mais la tension de sortie et la fréquence ne sont pas vraiment stables en cas de modification de la charge ou de la vitesse de rotation de la turbine. La durée de vie des appareils électroménagers peut ainsi être réduite et des réparations locales sont nécessaires. Des millions de Cambodgiens ne peuvent pas accéder à l'énergie électrique en raison de deux facteurs principaux : les barrières technologiques et les coûts d'investissement élevés. Nos activités de recherche visent à éliminer ces barrières technologiques en concevant des systèmes de production d'énergie pico-hydroélectrique avec une installation rapide et peu coûteuse, simple et adaptée à une application locale tout en gardant une qualité de l'alimentation électrique satisfaisante. La première partie de cet ouvrage décrit la situation de l'énergie dans les zones rurales du Cambodge où les gens sont confrontés à un manque d'alimentation électrique. En conséquence, ils ne peuvent ni améliorer leur niveau de vie, ni développer leur communauté. Les villageois riches utilisent une batterie de voiture, des systèmes photovoltaïques ou pico-hydroélectriques alors que les villageois pauvres utilisent des bougies ou du kérosène pour l'éclairage. Des entreprises locales fournissent des solutions électriques basées sur des énergies renouvelables, mais les prix sont inabordables et loin de leurs attentes. Par conséquent, une solution originale est proposée dans cette thèse avec la récupération de composants électriques d'occasion en vue de la mise en œuvre d'un nouveau système de génération d'électricité pour les zones rurales isolées. Il s'agit ici d'innovation frugale pour le bas de la pyramide sociale. Les composants utilisés sont : machine asynchrone, alimentation sans interruption (UPS), alimentation de PC et d'autres équipements électroniques, etc. Ces composants recyclés peuvent être rassemblés pour former ainsi une solution technologique intéressante permettant de délivrer la puissance de sortie nécessaire. La deuxième partie de ce mémoire présente la modélisation de l'étage de puissance de la machine asynchrone triphasée utilisée comme un générateur asynchrone monophasé avec une phase d'excitation et les deux autres phases connectées en série pour alimenter la charge. Cette configuration est nommée 'Excited Induction Generator (EIG)'. Des condensateurs sont ajoutés aux bornes de l'EIG pour compenser la puissance réactive, leurs valeurs influencent la position des pôles et des zéros du système qui sont décrits dans une analyse du lieu des pôles en fonction des variations paramétriques du système. La partie suivante de cette thèse est consacrée à la modélisation sur site des pertes dans la machine asynchrone. La méthode doit permettre d'obtenir des résultats simplement, rapidement, sans aucune information préalable sur la machine, afin de pouvoir intégrer ultérieurement ce modèle dans un algorithme d'optimisation énergétique. Les plans d'expériences apportent des éléments de réponse méthodologiques convaincants. La modélisation des pertes totales (pertes fer et pertes Joule rotor) est réalisée en mode de fonctionnement " moteur " et " générateur ", pour différentes machines de puissances différentes. Les résultats de simulations et les résultats expérimentaux de l'EIG seront introduits dans le dernier chapitre. La dernière partie de ce mémoire décrit la commande des tensions/courants avec des résultats de simulations et des résultats expérimentaux sur plusieurs générateurs asynchrones. Les régulateurs proportionnel-intégral et proportionnel-résonnant sont testés. Les contrôleurs en boucle fermée sont tout d'abord implantés en analogique dans le circuit de l'UPS puis dans l'environnement dSPACE/MATLAB Simulink.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Maussion, Pascal
Pietrzak-David, Maria
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire PLAsma et Conversion d'Energie (LAPLACE), UMR 5213
Mots-clés libres :Machine asynchrone à rotor à cage - Modélisation du générateur à induction - Pico-hydroélectrique - Composants de récupération - Second-vie - Plans d'expériences - Energies renouvelables - Electrification rurale - Modélisation - Pertes
Sujets :Electricite, électronique, automatique
Déposé le :15 Dec 2016 10:36