Adrien PREVOST a soutenu sa thèse le 24/09/2024.
Lieu : amphithéâtre AE2, département Génie Electrique, INSA Lyon, 8 rue de la Physique, 69621 Villeurbanne
Jury :
Rapporteurs :
Mme. Imen BAHRI, Maître de Conférences HDR, Université Paris-Sud, LGEP
M. Sébastien CAUET, Professeur des Universités, Université de Poitiers, LIAS
Examinateurs :
Mme. Delphine RIU, Professeur des Universités, Grenoble INP, G2ELab
M. Romain DELPOUX, Maître de Conférences HDR, Ampère INSA
M. Vincent LECHAPPE, Maître de Conférences, Ampère INSA
Encadrement :
M. Xavier BRUN, Professeur des Universités, Ampère INSA, directeur de thèse
Résumé :
Cette thèse porte sur l’étude d’une chaîne de conversion active pour le petit éolien. Dans sa configuration initiale, l’éolienne étudiée est équipée d’une génératrice synchrone à aimants permanents raccordée à une batterie via un redresseur à diodes.
Dans ce travail, nous proposons une modification du système visant à augmenter son efficacité : remplacer le redresseur à diodes par un redresseur actif, tout en questionnant les impacts environnementaux et sociétaux de cette modification.
Dans la première phase du travail, nous avons réalisé un banc d’essais permettant d’émuler le comportement de l’éolienne, afin d’évaluer sa performance en conditions stationnaires et dynamiques. Nous avons ensuite modélisé le système génératrice-convertisseur dans le but de proposer une loi de commande. Pour ce faire, nous avons établi puis validé expérimentalement un modèle réluctant et un modèle par éléments finis de la génératrice.
Nous avons ensuite proposé une loi de commande du système avec un redresseur actif qui a montré des gains de performance significatifs en comparaison avec la configuration classique de redresseur à diodes. Nous avons notamment montré que la stratégie pouvait se passer de capteur mécanique de position grâce à un observateur tout en étant robuste aux incertitudes du modèle.
Du point de vue environnemental, une Analyse du Cycle de Vie (ACV) du système a montré que les parties les plus impactantes étaient la structure du mât et les batteries. Nous avons proposé un cadre de pensée unifié pour considérer l’optimisation technico-environnementale du système. Enfin, nous avons étudié la communauté du petit éolien auto-construit en France pour comprendre quel effet pourrait avoir l’introduction d’un redresseur actif sur l’appropriation de l’éolienne.
Mots-clés :
petit éolien, machine synchrone à aimants permanents à flux axial, modélisation, commande vectorielle sans capteur mécanique, Analyse de Cycle de Vie (ACV)