Télégestion d une éolienne

Transcription

1 Télégestion d une éolienne Le support de ce projet est le banc d essai d une éolienne ci-dessous. L ensemble des commandes et des mesures sont à effectuer à l aide de générateurs et d appareils de mesure à connecter sur les faces-avant des coffrets. Ventilateur Anémomètre Eolienne Moteur d orientation des pâles Génératrice Variateur de vitesse Indicateur de vitesse de vent Mesure des paramètres courant et tension Commande de la charge Angle d orientation des pâles Maquette de l éolienne avant modifications pour la gestion à distance. 1) Présentation du projet. Objectif du projet : développer une solution permettant de commander à distance l ensemble de la maquette. Voir si une séquence d apprentissage peut être effectuée par un élève éloigné de l éolienne. Dans ce cas, des élèves d un lycée ne possédant la maquette pourraient malgré tout l exploiter.

2 Le développement du projet s est fait en trois temps : 1. Elaborer une séquence d apprentissage. Elle permet de définir l ensemble des commandes et mesures à rapatrier sur l ordinateur. 2. Choisir et réaliser la solution matériel et logiciel permettant de commander la maquette depuis l ordinateur. 3. Mettre en œuvre la liaison Internet permettant de piloter la maquette à distance. Evidemment, chacune des trois étapes doit être faite en tenant compte des deux autres. 2) Elaboration d une séquence d apprentissage. A l issue de cette séquence d apprentissage, l élève devra connaître les paramètres permettant d exploiter correctement une éolienne. L accent sera mis sur la puissance électrique restituée en fonction de la puissance du vent absorbée et des paramètres tels que l orientation des pâles, la tension de sortie voulue et la charge de la génératrice (à vide, charge résistive ou batterie). Elle est destinée plus particulièrement au première S option SI. Voir le texte de TP en annexe. D autres séquences d apprentissage sont réalisables en particulier celles s intéressant à une partie de la maquette : fonctionnement de la génératrice sur 2 quadrants, asservissement de l angle des pâles, exploitation de l altivar, etc. Commandes et mesures retenues : Commande de la vitesse du vent tension 0-10V Commande de l orientation des pâles tension ±12V. La réalisation d un amplificateur de puissance est nécessaire. Mesure de la vitesse du vent tension 0-1,65V. Ce signal est extrêmement parasité du fait de la proximité de l altivar. J ai réalisé un filtre passe bas d ordre trois qui ne me permet pas de résoudre complètement le problème. Mesure de l angle des pâles tension 0-5V. Cette tension me permet de réaliser un asservissement de la consigne angle des pâles. Mesure de la tension génératrice tension 0-40V. Elle est ramenée à 0-10V à l aide d un pont diviseur de tension. Mesure du courant fourni par la génératrice courant ±3A. Mesure en tension réalisée avec un shunt de 0,47Ω. Commande de la charge résistive de 2Ω à l infini. Cette charge variable est réalisée par un réseau de 8 résistances de puissance pondérées et commandées par un octet via 8 relais. Connexion de la batterie sur la génératrice de l éolienne.

3 3) Gestion de l éolienne par ordinateur local. Deux solutions techniques était possibles. La première consiste à gérer les commandes et mesures par deux automates programmables qui sont en communication avec l ordinateur. La deuxième consiste à gérer les commandes et mesures par des cartes d acquisition pilotées par l ordinateur. Les deux solutions sont valables, toutes deux cohabitent dans l industrie et sont de plus en plus en concurrence du fait de l élargissement de leurs possibilités. J ai opté pour la deuxième solution, avec le logiciel LabView et des cartes d acquisition de National Instrument. Le câblage extérieur est réduit au minimum Parallèlement à la programmation graphique des entrées/sorties sur LabView, il a fallu développer quelques cartes électroniques servant d adaptation de niveau en sortie, d adaptation de puissance pour le moteur d orientation des pâles ou de commande de charge par l intermédiaire de relais et de résistances pondérées. J ai commencé l acquisition avec la carte PCI-6221 fourni avec le starter kit de National Instrument. Cette carte connectée au slot PCI de l ordinateur est très performante pour mon application mais elle présente l inconvénient d avoir à réaliser tout le câblage à l extérieur des coffrets à partir d une plaque à bornes. C est beaucoup trop fragile pour une utilisation par des élèves. J ai donc opté pour l acquisition à l aide de deux boîtiers USB6009, un dans chaque coffret. Ces boîtiers sont beaucoup moins performant que la carte PCI-6221 et je pense avoir atteint leurs limites de performance.

4 Résistances de puissance et leur commande Coffret ventilation : boîtier USB6009 et filtre d ordre3 du signal de l anémomètre. Ampli de puissance commandant le moteur d orientation des pâles Boîtier d acquisition USB6009 Coffret éolienne. Première face-avant qui ne fonctionne qu en local.

5 4) Gestion de l éolienne à distance via Internet. Pour la gestion à distance de l éolienne je n ai pas pu garder l affichage du graphe des puissances. Sa mise à jour est visiblement trop lourde pour une transmission par Internet. Je l ai donc supprimé et j ai ré-agencé les VIs restants. Moyennant quoi j obtiens un fonctionnement relativement fluide avec une connexion ADSL 512kb/s. Sur le poste distant, il n est pas nécessaire de posséder LabView. En effet, l'installation d'un module (LVruntimeeng.exe) suffit pour pouvoir commander l'éolienne à distance. Adresse de téléchargement du module : Pour avoir une meilleure perception du comportement de l éolienne, on transmet une image vidéo de celle-ci. C est réalisé avec une caméra réseau intégrant un serveur Web. Il suffit de se connecter à son adresse IP via un navigateur pour avoir la vidéo. L affichage de l ensemble se fait en définissant 3 cadres sur la page Web. Le 1 er pour la présentation, le 2 ème pour la vidéo et le 3 ème pour la face avant. L adresse du serveur de l éolienne est : Utiliser Internet Explorer 6.x pour accéder au serveur. Evidemment, le serveur ne sera accessible que si il est publié. Prendre contact avec le lycée PGDG auparavant.

6 Deuxième face-avant, sans le graphe, utilisable à distance via internet. 5) Conclusion. La solution technique consistant à commander l éolienne à distance fonctionne de façon satisfaisante, même si on est tenu de simplifier la face-avant à transmettre. La télégestion de l éolienne se rapproche d un système supervisé ; elle n est intéressante que si l on a une bonne connaissance du système distant. Ce qui est difficilement compatible avec la découverte de ce système. Tout doit être fait pour mettre en situation le système : le présenter auparavant, utiliser une caméra visualisant son fonctionnement, restituer le son, etc.