Conclusions concernant les résultats expérimentaux

-20 -10 0 10 20 30 40 Temps (s) Te n s io n ( V )

Figure 3.110 Réponse en simulation des tensions, E avec un RST 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Frequence (Hz) Te n s io n ( V )

Figure 3.111 Spectre de la tension E

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 Frequence (Hz) T ens ion (V )

Figure 3.112 Détail du spectre de la tension E

3.5.4 Conclusions concernant les résultats expérimentaux

Tout d’abord, on doit signaler que ces résultats expérimentaux ont validé la théorie. Ainsi, et malgré les particularités rencontrées du banc d’essais, par exemple, tension de l’autotransformateur polluée, les résultats obtenus en simulation et dans la réalité sont similaires.

Egalement, ces résultats expérimentaux valident les différents réglages proposés pour le contrôle de l’OT tant en régulation en courant qu’en régulation en tension. Concernant la régulation en courant, on a constaté la sensibilité des correcteurs aux harmoniques. Cependant, les raisons sont diverses. Ainsi, le PI en repères tournants n’élimine pas les harmoniques, car sa boucle de phase, connue sous le nom de PLL Phase Lock Loop, se voit perturbée par ces harmoniques et donc les ordres de commande sont aussi affectés. Néanmoins, pour les autres correcteurs, le problème vient de leur capacité à éliminer des perturbations ayant une fréquence différente de celle de la référence. Ainsi, ils les atténuent, mais ne les éliminent pas. Dans tous les cas, ces correcteurs ont des paramètres à régler pour le mieux, ce qui les rend d’ailleurs très performants.

CHAPITRE 3 - CONTROLE COMMANDE DE L’INTERFACE DE PUISSANCE D’UNE PAC

-128-

Concernant la régulation en tension, les trois régulateurs ont de bonnes performances très similaires : la tension ne se voit guère altérée par de brusques et importantes variations de la charge ni par des erreurs paramétriques. Concernant les spectres de tensions résultantes, nous notons de grandes similitudes entre les trois régulateurs. Cependant, l’IG fournit les meilleurs résultats, ceci illustre donc ses bonnes performances quand la perturbation n’a qu’une seule composante à la fréquence du fondamental.

3.6 Conclusions

Ce chapitre est consacré aux contrôles des différents convertisseurs composant la chaîne de puissance, hacheur et OT.

Premièrement, le chapitre a exposé le réglage théorique de chaque correcteur. Ces réglages établis en fonction des performances et des contraintes de stabilité, ont été validés par des résultats obtenus en simulation avec les modèles présentés dans le chapitre précédent. Ces résultats ont montré que dans la plupart des cas, les résultats sont similaires. Le choix du type de correcteur sera bien sûr le résultat d’un compromis entre performance, complexité et robustesse.

Le chapitre continue avec la présentation des résultats expérimentaux obtenus avec un banc universel d’essais pour la distribution électrique. Ils ont permis de valider les modèles utilisés ainsi que les réglages théoriques des correcteurs de l’OT.

En conclusion, ce chapitre a explicité le niveau de contrôle intermédiaire d’une IP en validant les correcteurs présentés avec des résultats obtenus en simulation et lors d’essais pratiques. Comme on l’a mentionné précédemment, ce niveau de contrôle est commandé et coordonné par le niveau supérieur de contrôle qui va faire l’objet du chapitre suivant.

CHAPITRE 4 - GESTION D’ENERGIE D’UN GENERATEUR A PAC

-129

-CHAPITRE 4

G

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PAC

Comme on l’a mentionné précédemment, la PAC est utilisée de plus en plus comme source d’énergie principale dans de nombreuses applications. Cependant, certaines contraintes technologiques limitent toujours son développement à grande échelle, même si le principal point faible demeure son coût économique élevé.

L’une de ces contraintes est la lenteur de la dynamique du générateur électrogène dont la PAC est le cœur. La PAC est incapable de satisfaire instantanément la demande en puissance de la charge. Ceci entraîne donc l’utilisation d’un ES et augmente d’autant le coût économique. Pour pallier cette insuffisance, plusieurs options sont envisageables, citons par exemple l’optimisation de la topologie des cellules ou l’optimisation de la gestion d’énergie. Cette dernière peut consister en l’optimisation du débit du compresseur qui alimente en oxygène la PAC (compression de l’air ambiant), car il est le principal élément limitant la dynamique de la PAC.

En effet, dans des applications comme le transport ou le back up, le générateur à PAC n’utilise généralement pas de reformeur externe, puisque la quantité nécessaire d’hydrogène peut être facilement stockée. Par conséquent, ce n’est pas l’alimentation en hydrogène qui limite la dynamique du système, mais la fourniture en oxygène. Celle-ci se fait via un compresseur dont la constante de temps mécanique impose la dynamique de la PAC. En conséquence, on limite la variation du courant demandé à la PAC afin de ne pas l’endommager par manque d’oxygène.

Si l’on a recours à un ES, la taille de l’ES est alors fortement liée à la gestion optimale des flux d’énergie entre la PAC et l’ES. La maîtrise de ce flux optimal d’énergie constitue alors une autre solution. On se penchera également sur cette deuxième possibilité.

Dans la première partie de ce chapitre, on présente les différentes parties composant le contrôle du générateur et plus particulièrement celle correspondant au niveau supérieur ainsi que le dispositif de sécurité de la PAC.

Ensuite, on se focalisera sur le système de sécurité électrique de la PAC et plus particulièrement sur le contrôle du débit d’oxygène. Concernant cet aspect, on propose une méthode novatrice et originale pour contrôler le débit du compresseur en fonction du courant demandé. Ce contrôle, basé sur une simple modélisation du système, permet une amélioration significative des performances par rapport à la solution classique et par conséquent une réduction de la taille de l’ES, de son coût, de son volume et de son poids.

CHAPITRE 4 - GESTION D’ENERGIE D’UN GENERATEUR A PAC

-130

-La deuxième partie concernera les stratégies de commande du générateur. On propose trois stratégies de commande réglées sans aucune connaissance a priori de l’application. Chacune d’entre elles repose sur un critère différent de fonctionnement. Elles présentent toutes un bon rapport complexité/performances et mettent en évidence leur importance pour le dimensionnement de l’ES.

Pour terminer, on présentera les résultats obtenus en simulation. Ces simulations, basées sur des applications réelles, ont permis de valider et comparer les stratégies de commande ainsi que l’architecture. L’analyse de ces stratégies de commande a été faite dans des conditions de fonctionnement les plus réalistes possibles.