Régulation et commande de systèmes de production et de conversion d'énergie
Ref: 2SC5691
Description
Cet Enseignement d'Intégration "Production et conversion d'énergie" se propose d'aborder la régulation de diverses installations de production d'énergie électrique raccordées au réseau de distribution et de transport. Les systèmes d'étude proposés aux étudiants seront constitués par exemple (liste à affiner en fonction des sujets proposés) d'une installation de production hydroélectrique, d'une ferme éolienne, d'une cogénération, ou encore d'une installation de production photovoltaique.
Le travail demandé comportera les étapes principales suivantes :
- Développement d'un modèle de l'installation de production d'énergie à partir de documents et données fournis
- Calcul d'une loi de commande pour l'installation en réponse à un cahier des charges adapté à la problématique particulière de l'installation de production considérée
- Validation en simulation des performances de régulation
Les travaux seront réalisés en partie en partenariat avec EDF, notamment le Centre d'Ingénierie Hydraulique situé au Bourget-du-Lac.
Selon les cas, il s'agira de reproduire en simulation le comportement observé sur l'installation, d'en améliorer le fonctionnement, ou bien d'investiguer une stratégie de commande innovante pour l'installation.
Période(s) du cours
ST5
Prérequis
- Commande des systèmes dynamiques (cours commun de séquence 5)
- Introduction à la production d'énergie (cours spécifique à la ST5 "Systèmes Multi-Energies")
Syllabus
Déroulé de l'Enseignement d'Intégration :
- Première demi-journée : présentation et répartition des sujets d'étude
- Demi-journées 2 à 8 : réalisation du projet
- Prise en main de la problématique et des données fournies
- Réalisation d'un simulateur non linéaire de l'installation en boucle ouverte
- Détermination d'un modèle exploitable pour la commande
- Calcul de la loi de commande en fonction du cahier des charges de l'installation considérée
- Définition, si possible, d'une stratégie de commande innovante
- Validation sur le simulateur non linéaire
- Dernière demi-journée : restitution, présentation orale des résultats
La demi-journée n°4 sera réalisée en autonomie par les étudiants
Composition du cours
Fonctionnement en mode projet par groupe de 4 ou 5 étudiants.
Encadrement par les enseignants de l'école.
Ressources
- Équipe d'enseignants du Département Automatique et du Département Energie;
- Contacts avec des ingénieurs de recherche d'EDF;
- Mise à disposition de documents et de données sur les installations de production d'énergie électrique;
- Utilisation des PCs des étudiants
Résultats de l'apprentissage couverts par le cours
A l'issue de ce module, les étudiants seront capables de
− Modéliser un système physique industriel pour un objectif de commande ;
− Comprendre l’impact de la régulation d’une installation sur le fonctionnement global du système électrique ;− Modéliser d'un point de vue fonctionnel le système afin d'en déterminer la stratégie de commande ;
− Développer une loi de commande satisfaisant un cahier des charges ;
− Prendre en compte les spécificités des unités de conversion d'énergie ;
− Valider le comportement d'un système régulé de production d'énergie électrique.
Support de cours, bibliographie
N. Gionfra, H. Siguerdidjane, G. Sandou, D. Faille, and P. Loevenbruck. Combined Feedback Linearization and MPC for Wind Turbine Power Tracking. 2016 IEEE Multi-Conference on Systems and Control, International Conference on Control Applications, Buenos Aires, Argentina, September 19th-22nd, 2016.
Boubekeur Boukhezzar and Houria Siguerdidjane. Nonlinear Control of a Variable-Speed Wind Turbine Using a Two-Mass Model. IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 26, no. 1, Mars 2011.
Morten Hartvig Hansen and Lars Christian Henriksen. Basic DTU Wind Energy controller. DTU Wind Energy E-0018. January 2013.
Gérard Robert, Frédéric Michaud. Reduced Models for Grid Connected Hydro Power Plant Application to Generation Control. International Conference on Communications, Computing and Control Applications. 3-5 March 2011. Hammamet, Tunisia
Nicola Femia, Giovanni Petrone, Giovanni Spagnuolo, and Massimo Vitelli. Optimization of Perturb and Observe Maximum Power Point Tracking Method. IEEE Transaction on Power Electronics, Vol. 20, No. 4, July 2005
Rae-Young Kim, and Jih-Sheng Lai. Seamless Mode Transfer Maximum Power Point Tracking Controller For Thermoelectric Generator Applications. IEEE Transaction on Power Electronics, vol. 23, no. 5, September 2008
Boubekeur Boukhezzar and Houria Siguerdidjane. Nonlinear Control of a Variable-Speed Wind Turbine Using a Two-Mass Model. IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 26, no. 1, Mars 2011.
Morten Hartvig Hansen and Lars Christian Henriksen. Basic DTU Wind Energy controller. DTU Wind Energy E-0018. January 2013.
Gérard Robert, Frédéric Michaud. Reduced Models for Grid Connected Hydro Power Plant Application to Generation Control. International Conference on Communications, Computing and Control Applications. 3-5 March 2011. Hammamet, Tunisia
Nicola Femia, Giovanni Petrone, Giovanni Spagnuolo, and Massimo Vitelli. Optimization of Perturb and Observe Maximum Power Point Tracking Method. IEEE Transaction on Power Electronics, Vol. 20, No. 4, July 2005
Rae-Young Kim, and Jih-Sheng Lai. Seamless Mode Transfer Maximum Power Point Tracking Controller For Thermoelectric Generator Applications. IEEE Transaction on Power Electronics, vol. 23, no. 5, September 2008