Modélisation, Simulation et Diagnostic des défauts d une Chaîne Eolienne

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1 Intentonl onfeene on Enegy n Sutnble Development 9- Novem Moélton, Smulton et Dgnot e éfut une hîne Eolenne I Atou*, AOme** An ABouou*** *Unté e Reee en enologe Inutelle URI - Annb **botoe életoménque Annb, Unveté Bj Moht-Annb *** Déptement életotenque S E-ml : tou_tle@yhoof Réumé e poblème étué n e ppe et le gnot e éfut une généte ynone à ouble lmentton ntllée n une îne e onveon éolenne, Pou el, nou éveloppeon une tenque mntennt épnue qu et l «nlye e l gntue e l tenon ttoque e l GADA» en vue e l éteton une pnne életque ou ménque Nou metton l ent u l éteton un éfut u oto, exentté ttque, ynmque ou mxte, p l nlye en féquene FF et églement en tempféquene SF e l tenon ttoque ée p l généte Un ute poblème et étué n e tvl onennt l ontuton un moèle e multon qu, ptnt e l tutue phyque e l mne, ot pble e pene en ompte fféent type e éfut (l exentté ttque, ynmque et mxte Alo l et eentel e onnîte l me en équton u ompotement ynmque e l îne éolenne pou en éue le ém fontonnel à pt equel l tenque e gnot peut ête onçue À et effet, nou von eyé él le meux poble l moélton e l îne e onveon éolenne pou obten un moèle nlytque qu mte u meux le ompotement u ytème à gnotque nt n le omne e l éteton et u gnot e éfut exentté ttque, ynmque ou mxte une généte ynone à ouble lmentton une îne éolenne ntéêt e l nlye p FF ou p SF e l tenon ttoque pou le gnot e éfut otoque ée n l mplté u pteu utlé En effet l meue e l tenon ttoque pu on ttement ont plu mple et mon onéeux qu une nlye e vbton ou flux xl [] [4] II MODÉISAION DU SYSÉME ÉOIEN e ytème étué et onttué e ple e longueu Rp pou pte l énege u vent, un enemble - éuteu, une généte ynone à ouble lmentton tphée et une ge R e ém e pnpe e e ytème et péenté p l fgue: Mot lé Dgnot, hîne éolenne, Exentté, FF, SF I INRODUION A îne e onveon éolenne et un potf qu tnfome une pte e l'énege nétque u vent en énege ménque ponble u un e tnmon pu en énege életque p l'ntemée 'une généte [] e ntllton ont e no jou en plene extenon et ont une mpotne tè onéble que e ot u pont e vue néeté en énege életque qu éonomque epennt, un êt ntempetf une îne éolenne ue névtblement e pete netmble [] Alo, pou évte qu un tel êt ot ue p e éfllne oe életque ou ménque tel que une exentté ttque, ynmque ou mxte u oto e l généte, l et mpotnt e étete e éfut une mnèe péoe e tvl péente, une ontbuton qu Fg Synoptque une îne éolenne A Moélton e l ubne expeon e l pune ménque éupéée p l tubne [5] et : Ptubne p ρr p ( Ave: ρ :me volumque e l (ρ Kg / m, : vtee u vent, p : oeffent e pune Selon [6] [7] e ene oeffent et ppoé p l fomule uvnte : ( ( λ λ β 84 ( ( p, 4 n λ β 5 β Intentonl onfeene on Enegy n Sutnble Development IESD'

2 Intentonl onfeene on Enegy n Sutnble Development 9- Novem Où λ : vtee péfque ; β: ngle oentton e ple Alo le ouple éoynmque ét [8]: P p ρ R tubne p ( eo Ω Ω e multplteu pte l vtee lente e ple à l vtee pe e l mne p le gn G e ouple ménque m et l vtee e l mne Ω ont expmé epetvement n (4 et (5 : G (4 m eo / Ω GΩ (5 'équton ynmque et onnée p : J J Ω ω m em fω (6 t p t Où J : nete totle qu ppît u l e l généte em : ouple életomgnétque ; p : nom e pe e pôle ; Ω : vtee ngule életque u oto ; f : oeffent e fottement vqueux B Moélton e l Généte Aynone fome généle e l'équton e tenon e l généte ynone à ouble lmentton et obtenue p l omme e l ute ohmque et e l ute nutve ue u flux totl qu tvee l'enoulement ψ b b n n n n n n b b ψ b t ψ ψ ψ b t ψ (7 el que: n ψ ψ b ψ t t t (8 n ψ ψ b ψ t t t 'équton e flux et onnée p : ψ b [ ] [ ] b [ ] [ ] ψ b b (9 Ave: b ( b e ouple életomgnétque e lule en évnt ette enèe p ppot à l poton Ө que pen le oto v à- v u tto 'expeon u ouple életomgnétque ( e peut fnlement ête étemnée gâe à l elton -eou b [ ] [ ] b em [ ] [ ] θ ( b b Où, [ ], [ ] et[ ], [ ] ont epetvement le mte e nutne pope et mutuelle e bobnge ttoque et otoque équton e mouvement u oto e l mne ynone à ouble lmentton et onnée p l elton uvnte : ω ( em J fω t ω J fω t Ave, em et égnent epetvement le ouple éléton, életomgnétque et extéeu (ou étnt (ω et l vtee e otton ménque, et f et J ont le tétque ménque e l mne (epetvement le oeffent e fottement vqueux et le moment nete e me tounnte e moèle fnlé e l multon e l généte ynone à ouble lmentton et epéente p le moel mtel uvnt [9]: [ E] b [ ] p b p[ ] b [ ] p b p[ ] b [ E] b [ ] p b p [ ] b [ ] p b p [ ] b b b ( el que : [ E ] exentté Sttque: Pou une exentté puement ttque, l pemèe ppoxmton e l'oe nvee e l entefe peut ête expmée en [], g ( φ o( φ α (4 el que /g et et ppelée l fteu e peméblté à l'exentté ttque, (5 δ ( δ δ Où δ epéente le egé 'exentté ttque exentté Dynmque: Pou une exentté ynmque, l pemèe ppoxmton e l'nvee e l entefe peut ête expmée omme ute [], g ( φ o( φ β (6 exentté Mxte: Dn le exentté mxte [] [], on onèe multnément le eux éfut exentté ttque et ynmque ont l fonton oeponnte et péentée p l expeon uvnte: g ( φ, φ o( φ β o( φ β (7 e mte nutne pou une exentté mxte évent ou l fome mtelle uvnte : mte nutne e phe ttoque et: (8 [ ] b ξ mb b b b el que: o b o / m / / / b b bb b ξξ b bb m b bb b b / ξ / m b b b b ξξ b b m b b b b b b b b b ( α, ( ( 4 o α, o α ( θ β, o(, o( 4 b β b β mte e nutne mutuelle [ ] mxe Intentonl onfeene on Enegy n Sutnble Development IESD'

3 Intentonl onfeene on Enegy n Sutnble Development 9- Novem ente le to phe ttoque et le to phe otoque e met ou l fome mtelle uvnte : [ ] ξ ξ m m m b e b e b ξ m b b el que: b b e ξξ b b m e b b e e e e e e e ξ (9 ( ( ( 4 o θ, o, o o (, o (, o ( 4 α θ α θ α θ e o (, o (, o ( 4 β e β e β mte e nutne u oto et : [ ] e ee ξ mee e ee ee e ξξ m e e e e / / ξ ee m / / m e / / e e e ξξ e e m e e e e e e e e e e [ ] ξ / θ m b b b b b b b ξ ξ ξ ξ m b b b m b b b b b b b b b [ ] [ ] ξ / θ / θ m m b e b e b e ξ ξξ m m b e Soue ubne A GADA hge ent β e ontôle t Ω m t_ef Ω m Ω ef m GADA HARGE et elée u tto Almentton otoque et elée u oto III SIMUAION E INERPREAION el que : ( ( ( e ém globl e multon u ytème Eolen 4 n θ, o, o β β β n (, n (, n ( 4 et epéenté elon l fgue uvnte b β b β b β n (, n (, n ( 4 n (, n (, n ( 4 α θ α θ α θ n (, n (, n ( 4 α β θ α β θ α β θ [ ] ξ / θ m e e e e e e ξξ ξξ m e e e m e e e e e e e e e An que : ( (, o ( 4 o α θ, o α θ α θ Où ξ et ξ ont epetvement le oeffent 'exentté ttque et ynmque Moélton e l hge phée(r e l Généte Aynone à Double Almentton e ge étnt onnetée ux bone ttoque e l généte, le ytème équton n le epèe tphé n le ou le ge étnt onnetée en étole n neute et ét ou l fome uvnte : U U U b b R R R el que b R t b R t R t b b t t t ( ( ( ( (4 b U U U b b U U U b b b b b D mtton e l tee Ménque fgue, monte l tutue e l ommne mxmle pou le ontôle e l vtee e otton p oentton e ple (vton e β [4] Fg Stutue e l ommne e oeteu e vtee et e type popotonnel ve une non lnété e ouple t été uppoé popotonnel à l vtee e otton e l tubne wt ttége e ommn et mplntée elon l lgothme uvnt : β β ef ef β β ( ωt ωtn ω S β < ω < ω S t ω > ω Fg4 Repéentton émtque e moel e multon Dn ette pplton, nou onéon le onnée elon le bleu N : ABE : DONNE DE APPIAION tee e éféene (Ω éf 6 / tee e vent ( m/ Féquene otoque Hz 6 Ω Inutne e l ge ( 5mH nlye en temp féquene [5] [6] et pplquée en onént le étpe uvnte : Applque l tnfomton e Fouée pou que moeu u gnl ontenu n l fenête ; Déle l fenête tout le long u gnl ; emplement e l fenête u le gnl nou onne l nfomton e temp qu mnqut à l t tn tn (5 (6 Intentonl onfeene on Enegy n Sutnble Development IESD'

4 Intentonl onfeene on Enegy n Sutnble Development 9- Novem nfomton e Fouée (F; Fenête epéentée p une fonton e fenêtge ( w jwt SF X ( t ', f [ X ( t w ' ( t t ' ] e t (7 On lule une F à fféent ntnt u gnl pou touvée une epéentton temp -féquene u gnl nlyée Fe le bon ox e fenêtge p ppot à l llue u gnl l F effetue ve une fenête e tlle fxe e : généte n éfut (ne e éultt e multon, monté p l fgue 4, péentent le ompotement e l GADA pou un fontonnent n Il montent, l vtee e otton Fgue 4 qu pè un égme tntoe envon 7 eone, elle ttent un égme pemnent en e tblnt à l vtee e éféene Au émge, l tenon Fgue 4b et le ount Fgue 4 généé oent une fçon exponentelle pennt quelque eone, pu l e tblent epetvement à 55 et à 6A en égme totlement étbl à t, en même temp l féquene Fgue 8 e tble à 5Hz, pu pouuvent leu évoluton ve e mpltue ontnte nt que l féquene otoque et mntenue ontnte, à t 5 nou ugmentent l vtee e éféene à 6 /,l vtee e otton uve n l éféene, l tenon et le ount ttoque ugment en mpltue et en féquene (Fgue 8b e fgue pééente monte u l évoluton e l tenon et u ount otoque e l GADA llue e ette tenon monte que elle- évolue une fçon péoque ve une féquene e Hz llue u ount otoque e tble à l euxème ltenne Pu l évolue une mnèe nuoïle mpltue ontnte égle ppoxmtvement à 7A, et e féquene entque à elle e l tenon otoque À l ntnt t,5 nou ugmentnt l mpltue e l tenon otoque à5, ntntnément l tenon ttoque ugment à une vleu e, n que le ount ttoque et otoque ugmentent epetvement à e vleu e et A Fgue 7 péente l évoluton u ouple életomgnétque qu pè un péoe tntoe envon 7 eone, l ttent un égme pemnent en e tblnt à une ouple e 9Nm, pu à t5 l ugmentent à 5Nm gâe à l ugmentton e l tenon otoque éme : généte ynone à ouble lmentton ve éfut exentté ttque Dn le but e étemne le lmte e fontonnement u ytème, nou von élé un e ve un éfut exentté ttque u oto e l GADA à l ntnt t u l même îne e onveon En evne, loqu une exentté ttque et ée, e onulton ppent nettement u le tenon (Fgue 5b et le ount ttoque (Fgue 5 e nut u fontonnement globl u ytème puque e onulton peuvent ête eponble 'ollton e ouple e l mne (Fgue 5 et peuvent génée e petubton u le fontonnement e l GADA et on u le ytème éolen Nou pouvon ément en onlue que l nlye ete e l mpltue e l tenon et ffle et qu l et p onéquent onellé ou plu jueux e tte le gnl fn en eot e onnée plu epéenttve et on en utlnt l tnfomée e Foue Rpe (FF que nou llon pouvo mette en évene e tèe plu epéenttf telle que l ppton e e e féquene [7]: f {(*N *(-g/p±n w } f,où n w,,5 ème : généte ynone à ouble lmentton ve éfut exentté ynmque e éultt e multon, monté p l fgue 6, péentent le ompotement e l même îne e onveon ve un éfut e exentté ynmque u oto e l GADA à l ntnt t Au émge, le même e e multon que le éme En evne, loqu'un éfut otoque exentté ynmque et éé, e onulton ppent u le tenon et le ount ttoque ue u éfut uvenu u le oto Gâe à l nlye petle e l tenon ttoque (fgue 8, nou pouon ove l péene e e utou u fonmentl ont le féquene oeponent à l elton mthémtque uvnte [7] : f {(*N ±*(-g/p±n w } f où,,, N : nom enoe u oto 4 ème : généte ynone à ouble lmentton ve éfut exentté mxte e éultt e multon ve l pplton un éfut exentté mxte u oto e l GADA ont péenté p l fgue 7, pè l pplton e e éfut à t, e onulton ppent nettement u le tenon (Fgue 7b et le ount ttoque et otoque (Fgue 7 e type e éfut ée e petubton u fontonnement globl u ytème fgue 8e péente le ontnu petl e l tenon ttoque e l généte ynone à ouble lmentton ve éfut exentté mxte Intentonl onfeene on Enegy n Sutnble Development IESD'

5 Intentonl onfeene on Enegy n Sutnble Development 9- Novem b - -8b - -7b Fg 4 Smulton pou le e e - Fg 7 Smulton pou le 4 ème Fg 8 Anlye FF e l tenon -9- Smulton pou le e (fontonnement n -5b- -6b - -9b - Smulton pou le éme (Exentté ttque b - Smulton pou le éme (Exentté ynmque -5 - Fg 5 Smulton pou le ème -6 - Fg 6 Smulton pou le ème -9b - Smulton pou le 4 éme (Exentté mxte Fg 9 Anlye temp féquene e l tenon ttoque e l GADA p SF Intentonl onfeene on Enegy n Sutnble Development IESD'

6 Intentonl onfeene on Enegy n Sutnble Development 9- Novem Pou le peme (généte ne et gâe à l pplton e l nlye temp féquene u l tenon ttoque e l généte ynone à ouble lmentton, nou pouon ove l vton e l féquene fonmentle en fonton u temp, on ette tenque onne l nfomton e temp que nou mnquon lo e l pplton e l nlye FF Pou le ute (généte éfllnte et ve l pplton e l nlye SF, u l tenon ttoque e l GADA nou pouon étete le éfut e ette mne et églement e vo l ntnt où le éfut e mnfete I ONUSION A l ue e e tvl, nou von m en évene que l nlye petle FF e l tenon ttoque e l généte ynone à ouble lmentton une îne éolenne pemet e étete et gnotque le éfut exentté ttque, ynmque ou mxte u oto e ette généte en égme pemnent outl temp féquene (SF pemet effetue une uvellne en temp éel pennt le eux égme tntoe et pemnent ette tenque néete e fe le bon ox e fenêtge p ppot à l llue u gnl En effet, on éut l lgeu e l fonton nlye fn ugmente l éoluton tempoelle, on v ée tfellement un gnl e uée lmtée, on à pete lge ette tenque e gnot pemett e foun e nfomton u le fontonnement e l îne Elle et pble u e povoque n le gve un êt e l ntllton ou e pemette u ytème e pouton e ontnue e fontonne en moe ége en e poblème ne néetent p un êt mmét REFERENES [] S El Amn, Moélton e Dfféente enologe Eolenne Intégée n un Réeu e Moyenne enon, hèe e Dotot, Eole entle e lle, Déem 4 [] Ken n A Oul, oltge Stblty n Dynm Pefomne Anly of Wn ubne Inuton Geneto Unt, Eletm 5, Hmmmet, une, 7- Avl 5 [] Ken,B Fnço et AOul, Moélton, ommne et nteton e eux éolenne à vtee vble, Revue e Enege Renouvelble ol N (7 5 [4] ES Abn n W Xu, ontol Degn n Dynm Pefomne Anly of Wn ubne Inuton Geneto Unt, IEEE n Enegy onveon, ol 5, N, pp 9 96, M [5] O Gegu, B Multon, H Ben Ahme, Moélton une îne e onveon éolenne e pette pune, Eletotenque u Futu Nny 4-5 novem [6] AMene,MS,NS, Stto uent Anly Of Inpent Fult Into Aynonou Moto Roto B Ung Foue Ft nfom, Jounl of EERIA ENGINEERING, O 55, NO 5-6, 4, - [7] E Met, R Aeme, H Ammeu, F Hmou, Alhm, Influene e l hge u une Généte Aynone Double Etole (GASDE, Intentonl onfeene on Renewble Enegy IRE'7, Unvety of Bej, 5-7 Nov 7, pp 6-68 (DROM [8] eleq, Appot u toge netel oé à e éolennen un éeu életque en vue ue e eve ytème, hèe e Dotot, Eole entle e lle, Déem 4 [9] M Blot, J Regne, n J Fue, Dtnguhng lo toque ollton n eentty fult n nuton moto ung tto uent wgne tbuton, onfeene Reo of the 6 IEEE Inuty Applton onfeene, Ot 6 [] D G Doell, W homon, S Ro, Anly of gp flux, uent, n vbton gnl funton of the ombnton of tt n ynm gp eentty n -phe nuton moto, IEEE nton on Inutl Applton, vol, no, pp 4-4, Jn-Feb 997 [] S Nn, R M Bhwj, H A olyt; Mxe eentty n thee phe nuton mne: nly, multon n expement, onfeene Reo of the IEEE Inuty Applton onfeene, vol, pp55-5, Ot [] S Nn, R M Bhwj, H A olyt, Pefomne nly of thee-phe nuton moto une mxe eentty onton, IEEE nton on Enegy onveon, vol 7, no, pp 9-99, Sep [] J Antonno-Dvu, P Joveb, M Re, A Aob, J Roge-Fol, DW nly of numel n expementl t fo the gno of ynm eentte n nuton moto, Menl Sytem n Sgnl Poeng ( [4] B Sngh, M em, A K non, Rtng Reuton of Stt ompento fo oltge ontol of hee-phe Self-Exte Inuton Geneto, n IEEE ISIE, Montél, Qué, n, July 9 6, pp [5] A o, Bln gnl poeng metho fo nlyzng multnnel bn gnl, Intentonl Jounl of Boeletomgnetm, vol 6, no, 4 [6] B Yz n G B Klmn, An ptve tttl tme-fequeny metho fo eteton of boen b n ng fult n moto ung tto uent, IEEE n Inuty Applton, vol5, no, pp 44-45, 999 [7] MH Benbouz, A evew of nuton moto gntue nly meum fo fult eteton, IEEE nton on Inutl Eleton 47 (5 ( Intentonl onfeene on Enegy n Sutnble Development IESD'