Etude d'une éolienne

La partie B envisage le fonctionnement autonome de l'éolienne lorsque la génératrice asynchrone est connectée à un onduleur triphasé qui remplace le réseau. L'onduleur est d'abord étudié dans un cadre assez général puis dans le cadre particulier du problème. L'étude de l'influence des tensions harmoniques sur la machine asynchrone est ensuite proposée. La partie B se termine par l'étude du fonctionnement en MLI de cet onduleur.

La partie C est consacrée à l'analyse de l'influence de l'éolienne sur le réseau auquel elle est connectée lorsque celui-ci n'est plus infiniment puissant. Une méthode expérimentale est d'abord proposée pour modéliser le réseau. Le modèle obtenu est ensuite utilisé pour déterminer les variations de tension provoquées par la présence de l'éolienne.

Pour simplifier l'étude analytique, les résistances des enroulements statoriques seront négligées. Les pertes mécaniques seront supposées constantes et égales à Pm=1kW. Les pertes mécaniques de l'accélérateur seront aussi supposées constantes et égales à Pa=6,3 kW. Le couple correspondant à ces pertes (Ca) sera ramené à l'arbre de sortie de l'accélérateur mécanique qui tourne à la vitesse de la machine asynchrone (?).

Toutes les puissances seront comptées positivement lorsqu'elles correspondent à de l'énergie prise sur le réseau ce qui correspond aux notations habituelles lorsque la machine asynchrone fonctionne en moteur. Ainsi, lorsque l'éolienne fournit de l'énergie au réseau, la puissance correspondante sera négative.

Pour modéliser la machine asynchrone, on utilise le schéma équivalent monophasé. On suppose que l'hypothèse de Kapp est applicable, ce qui revient à négliger la chute de tension provoquée par le courant magnétisant dans la réactance de fuites du stator. Dans ces conditions, le schéma de la figure A2 représente une phase du stator, les deux autres phases sont supposées identiques. Les sens conventionnels des tensions et des courants sont précisés sur cette figure. X' est la réactance totale de fuites vue du stator, R'R la résistance du rotor ramenée au stator, Rµ la résistance représentant les pertes fer, Xµ la réactance magnétisante du stator et g le glissement.

Comme ce schéma a été élaboré en considérant que la machine fonctionne en moteur, les puissances actives et réactives positives correspondent à un sens de transfert du réseau vers la machine. La convention de signe est gardée, lorsque l'éolienne fonctionne normalement, la puissance active est donc négative. Les pertes correspondent à de l'énergie consommée elles sont donc représentées par des nombres positifs.

La vitesse de rotation de l'éolienne (NL ou ?L) varie très peu car elle est imposée par la vitesse de synchronisme de la machine asynchrone et par son glissement. Le couple (CL) qu'elle fournit à l'arbre lent du multiplicateur de vitesse dépend de la vitesse du vent et de l'orientation des pales. Ce couple est considéré comme une variable indépendante de toutes les autres. Le couple correspondant aux pertes mécaniques de l'accélérateur (Ca) est supposé constant, il est ramené à l'arbre de sortie de cet accélérateur qui tourne à la vitesse de la machine asynchrone (?).