Soutenance de Dhaouadi GUIZA details

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR

 ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE 20 AOUT 1955 - SKIKDA

FACULTE DE TECHNOLOGIE

DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE

THESE

 Pour l'Obtention du Diplôme de
DOCTORAT EN SCIENCES

Spécialité : Electromécanique

THEME

Contribution à l'Etude et Commande
d'un Système Photovoltaïque  

Présenté par : Dhaouadi GUIZA

Soutenu le : ……./..…./……...

Devant le jury:

Résumé en français, arabe & anglais

Résumé:

Denosjours,ilestimp ératifdes'engagerdansl'utilisationderessourcesénergétiquesrenouvelablesp ourcouvrirlademandecroissanted'énergieetréduireladép endanceauxénergiesfossiles.L'énergiephotovoltaïquegagnedeplusenplussaplacedanslessourcesalternativesd'énergie.Cep endant,lessystèmesphotovoltaïquesprésententdeuxinconvénientsma jeurs:l'in-uencedesconditionsclimatiquessurlapuissancepro duiteetlanonlinéaritédeleurscaractéristiquesquiimp oselanécessitédel'a joutd'unconvertisseurDC-DCentrelesystèmeetlacharge.Ceconvertisseurestutilisép ouradap-terlatensiondesortied'unsystèmeàlatensiondésirée.Lecomp ortementdynamiqueduconvertisseurestdécritparunmo dèlenonlinéaire.Doncilestnécessaired'utiliserunecommanderobusteenrégimetransitoire.Danscecadreuncontrôleurbasésurlesmo dèlesousdetyp eTakagi-Sugeno(T-S)estdévelopp ép ourpiloterunconvertisseurbuckàsuivrelatensionderéfé-rence.Ceconvertisseurestégalementutilisédanslessystèmesphotovoltaïquesp ourextrairelemaximumdepuissanceàlachargeàl'aided'unalgorithmedep oursuitedup ointdepuissancemaximale(MPPT).DanscecontexteuneétudedesdiérentestechniquesMPPTsestab ordée.Lesrésultatsdesimu-lationsdestechniquesconventionnelles:p erturbationetobservation(P&O)etconductanceincrémentale(INC)etdestechniquesbaséessurlesmo dèlesousdetyp eMamdanietdetyp eT-Ssontprésentées.Destestsexp érimentauxentempsréelàl'aidedescartesArduino(Uno,Méga2560)etl'environnementMatlab/Simulinksonteectuésp ourlavalida-tiondesrésultatsdesimulationsobtenues.Dansunpremiertemps,unpackageInput/Output(IO)estutilisép ourvérierlesp erformancesducontrôleurouT-Sprop osé.Parlasuite,unpackage"SimulinkforArduinoHardware"estutilisép ourréaliserdesMPPTsp erformantsetdefaiblecoûtbaséssurl'al-gorithmeP&OouINCainsiquep ourl'achagedesgrandeursélectriquesentempsréel.Motsclés:energierenouvelable,systèmephotovoltaïque,mo dèlesousdetyp eTakagi-Sugeno,MPPT,carteArduino,environnementMat-lab/Simulink.

ملخص

في الوقت الراهن ، من الضروري الانخراط في استخدام موارد الطاقة المتجددة لتغطية الطلب المتزايد على الطاقة وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري. تكتسب الطاقة الكهروضوئية مكانتها بشكل متزايد ضمن مصادر الطاقة البديلة. ومع ذلك ، فإن الأنظمة الكهروضوئية لها عيبان رئيسيان: حيث أنهاتعتمدعلى الظروف المناخية إضافة إلى عدم خطية خصائصها وهذا يتطلب إضافة محول مستمر-مستمر بين النظام الكهروضوئي والحمل.تستخدم هذه المحولات من ناحية لتكييف جهد خرج النظام مع الجهد المطلوب حيثيتم وصف سلوكهاالديناميكي بواسطة نموذج غير خطيوالذي يفرض علينااستخدام تحكم قوي وسريع في الوضع العابر. في هذا السياق ، تم تطوير وحدة تحكم تعتمد على نماذج غامضة من نوع Takagi-Sugeno(T-S)للتحكم في محول خافضلإرغام النظام علىإتباع جهد مرجعي. كما تستخدمهذه المحولاتمن ناحية ثانية في النظام الكهروضوئي لاستخراج أقصى قدر من الطاقة إلىالحمل باستخدام أمر نظام لتتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT). في هذا السياق تمت دراسة مختلف تقنيات MPPT. حيث عرضنا نتائج محاكاة تقنية الاضطراب والمراقبة التقليدية (P&O) و تقنية التوصيل التزايدي (INC )والتقنياتالتي تعتمد على نماذج المنطق الضبابي بما فيها نوع Mamdaniونوع T-S.تم إجراء الاختبارات التجريبية في الوقت الحقيقي باستخدام لوحات الأردوينو (Arduino Uno ،Mega 2560) وبيئة Matlab / Simulinkللتحقق من نتائج ، يتم استخدام حزمة الإدخال / الإخراج (ًالمحاكاة التي تم الحصول عليها. أولاIO) للتحقق من أداء وحدة التحكم الغامضة T-Sالمقترحة. بعد ذلك ، يتم استخدام حزمة "Simulink for Arduino Hardware "لإنتاج وحدات تحكم MPPTمنخفضة التكلفة وعالية الأ على خوارزمية ًداء بناءP&Oأو خوارزمية INCكما تم عرض الكميات الكهربائية في الوقت الفعلي.الكلمات المفتاحية: طاقة متجددة ، نظام كهروضوئي ، نموذج ضبابي نوع Takagi-Sugeno ،MPPT، لوحة أ ردوينو ، بيئة Matlab / Simulink

Abstract:

To day,itisimp erativetoengageintheuseofrenewableenergyresourcestocoverthegrowingdemandforenergyandreducedep endenceonfossilfuels.Photovoltaicenergyisincreasinglygainingitsplaceinalternativeenergysources.However,photovoltaicsystemshavetwoma jordrawbacks:thein-uenceclimaticconditionsonthep owerpro ducedandthenon-linearityoftheircharacteristicswhichimp osesthenecessityofaddingaDC-DCconver-terb etweenthesystemandtheload.Thisconverterisusedtoadapttheoutputvoltageofthesystemtothedesiredvoltage.Thedynamicfeatureoftheconverterisdescrib edbyanon-linearmo del.Soitisnecessarytousearobustcontrolintransientmo de.Inthiscontext,acontrollerbasedonT-S(Takagi-Sugeno)fuzzymo delsisdevelop edtocontrolabuckconvertertofol-lowareferencevoltage.Thisconverterisalsousedinphotovoltaicsystemstoextractthemaximump owertotheloadbyusingamaximump owerp ointtracking(MPPT)algorithm.InthiscontextastudyofthedierentMPPTstechniquesispresented.Thesimulationsresultsofconventionaltechniques:p erturbationandobservation(P&O)andIncrementalConductance(INC),andtechniquesbasedonfuzzylogicmo delsMamdaniandT-Styp esarepre-sented.Exp erimentaltestsinrealtimeusingArduinob oards(Uno,Mega2560)andtheMatlab/Simulinkenvironmentarecarriedouttovalidatetheresultsofsimulationsobtained.Firstly,anInput/Output(IO)packageisusedtoverifythep erformanceoftheprop osedT-Sfuzzycontroller.Afterthat,a"SimulinkpackageforArduinoHardware"isusedtoachieveMPPTswithhigh-p erformanceandlow-costbasedontheP&OorINCalgorithmaswellasfordisplayingelectricalquantitiesinrealtime.Keywords:renewableenergy,photovoltaicsystem,TSfuzzymo dels,MPPT,Arduinob oard,environmentMatlab/Simulink.