Etude et conception d'un système de régulation automatique de la fréquence et de la tension de sortie d'une hydrolienne en fonction de la vitesse de la roue (cas du projet d'électrification décentralisée de la ferme Benjin Agriculture).

ANNEXES

ANNEXE I

Energies renouvelables en RDC [18]

ANNEXE II

Réseau de caractéristiques de puissance d'une hydrolienne en fonction de la vitesse de rotation et de la vitesse du courant. Courbe de puissance typique d'une hydrolienne incluant un écrêtage de la puissance

(Autorisation d'HydroHelix et Saipem)

Types d'hydrogénérateurs marins. De gauche à droite : turbine à axe horizontal (HydroHelix), turbine à axe vertical (Gorlov) et à aile oscillante (Stingray).

Hyrdogénérateur Seaflow de MCT : photos (en maintenance et en service) et schéma fonctionnel électrique (Courtesy of Marine Current Turbines™ Ltd).

Système Stingray (Engineering Business Ltd) à aile hydrofoil : dessin, photographie du prototype et vue d'artiste d'une ferme sous marine .

ANNEXE II (suite)

ANNEXE III : LA RIVIERE KISWISHI

Partie prévue pour l'emplacement de l'hydrolienne sur la rivière Kiswishi

Rivière Kiswishi, Mini rapide

Rivière Kiswishi, en aval du mini rapide

Endroit idéal pour placer l'hydrolienne sur la rivière Kiswishi

ANNEXE IV. CONVERTISSEURS ELECTRONIQUES DE PUISSANCE

Différents boîtiers des modules IGBT

TABLE DES MATIERES

EPIGRAPHE......... ..................................................................................... I

DEDICACE......... ....................................................................................... II

AVANT-PROPOS .........................................................................................III

INTRODUCTION GENERALE 1

CHAPITRE I : PRESENTATION DE LA FERME BENJIN AGRICULTURE ET SA PUISSANCE ELECTRIQUE NETTE 4

I.1. PRESENTATION DE LA FERME BENJIN AGRICULTURE. 4

I.1.1 Données Hydrologiques De La Riviere Kiswishi 6

I.2 GENERALITES SUR LES ECOULEMENTS A SURFACE LIBRE 7

I.2.1 Introduction 7

I.2 PUISSANCE ELECTRIQUE NETTE DE LA FERME 9

I.2.1 Introduction 9

I.2.2 Hypothèses 10

I.2.3 Méthodologie de calcul 10

I.2.4 Evaluation des puissances installées (p_i) et d'utilisation (pu_i) par classe de consommateurs. 13

CHAPITRE II : ETAT DE L'ART ET SITUATION DE L'HYDROLIENNE DANS LE CONTEXTE DES ENERGIES RENOUVELABLES 16

II.1. GENERATION D'ENERGIE RENOUVELABLE 18

II.1 GENERATION DE LA CHALEUR 20

II.1.1 Thermo solaire 21

II.1.2 Géothermie 21

II.1.3 Biomasse 23

II.3 GENERATION D'ELECTRICITE 24

II.3.1 Photovoltaïque 24

II.3.2 Production éolienne 26

II.3.3 Hydraulique 27

CHAPITRE III : GENERALITES SUR LA REGULATION AUTOMATIQUE ET L'ELECTRONIQUE DE PUISSANCE 37

III.1. LA REGULATION AUTOMATIQUE[22]. 37

III.1.2 Définitions 38

III.2 REPRESENTATION GRAPHIQUE D'UN SYSTEME ASSERVI 39

III.3. LES DIFFERENTS TYPES DE SYSTEMES 40

III.4 SYSTEME BOUCLE 41

III.5. STABILITE 43

III.6 LES DIFFERENTES TECHNIQUES [23] 44

III.7 EXEMPLE DE BOUCLE DE REGULATION 45

III.2 ELECTRONIQUE DE PUISSANCE 46

III.2.1 Généralités 46

III.2.2 Les interrupteurs [23] 48

Fig.III.1.Synthèse sur les interrupteurs de puissance 48

Historique 48

Les diodes 50

Les MOSFET de puissance 51

Les Transistors bipolaires de puissance 52

Les IGBT 52

Les thyristors 52

Commutation dure et commutation douce 53

Quelques dispositifs 54

CHAPITRE IV : PRESENTATION DE L'HYDRAULIENNNE DIMENSIONNEE POUR LA FERME BENJIN AGRICULTURE AINSI QUE LES PARAMETRES A REGULER 55

IV.1 PRESENTATION DE L'HYDROLIENNE [4] 55

IV.2 LA ROUE HYDRAULIQUE 57

IV.2.1 Détermination des quelques grandeurs géométriques 58

IV.3 LA GENERATRICE ELECTRIQUE 62

IV.3.1. La génératrice continue 63

IV.3.2. La génératrice asynchrone 63

IV.3.3 La génératrice synchrone ou alternateur 65

IV.4.LES FLOTTEURS 66

CHAPITRE V : ETUDE ET CONCEPTION DU SYSTEME DE REGULATION DE FREQUENCE EN FONCTION DE LA VITESSE DE LA ROUE DE L'HYDROLIENNE 67

V.1 LE DISPOSITIF MECANIQUE DE CONTROLE 69

V.2 LE DISPOSITIF ELECTRONIQUE DE CONTROLE DE FREQUENCE: GENERATRICE ASYNCHRONE +CONVERTISSEUR DE PUISSANCE 71

a)Principe général. 71

b) Alimentation utilisant un redresseur à diode et un onduleur contrôlés par MLI 72

c) alimentation utilisant un redresseur et un onduleur contrôlé par MLI 73

V .1.1 GÉNÉRATRICE ASYNCHRONE 74

V.2 LE REDRESSEUR 77

V.2.1 Pont de Graetz classique 79

V.3 LE CONDENSATEUR DE FILTRAGE 83

V.4 L'ONDULEUR 84

V.4.1. Généralités 84

V.4.2 Principe de la conversion 86

V.4.3 Fonction de modulation de la cellule 87

V.4.4 Caractéristiques de la tension de sortie [32] 88

V.4.5 Génération alternative par modulation de largeur d'impulsion 92

V.4.6 Influence de la fréquence de modulation 92

V.4.7 Mécanismes de transfert de puissance 93

V.4.8 Calculs sur l'onduleur 94

V.5 INDUCTANCE DE LISSAGE 95

V.6.ASPECT ECONOMIQUE 97

CONCLUSION GENERALE 99

BIBLIOGRAPHIE 101

ANNEXES 103

TABLE DES MATIERES 111