Projet de fin d'études présenté et défendu publiquement en vue de l'obtention du grade d'Ingénieur Industriel en Génie Electromécanique

Résumé

Ce travail de mémoire regroupe deux axes de recherche :

Le premier concerne la compréhension des phénomènes qui causent les défauts d'alimentation en énergie électrique en générale e plus particulièrement la variation de la fréquence de la tension sur le réseau de distribution de l'énergie électrique .La mise en évidence de ces phénomènes permet le développement du second axe de recherche qui consiste au choix et à l'implantation des modèles physiques permettant d'obtenir un système de régulation de la fréquence de la tension produite pendant le fonctionnement d'une centrale hydroélectrique.

Le travail effectué consiste à la stabilisation de la vitesse de rotation du groupe turbo-alternateur dans le but de maintenir la fréquence proche de sa valeur nominale (valeur de référence) afin d'assurer un bon fonctionnement des matériels consommateurs de l'énergie électrique ainsi que les appareils de producion qui sont spécialement conçus pour fonctionner sur une plage de fréquence bien déterminée. Face aux évolutions de la consommation et aux divers aléas de l'exploitation ,le maintien de la fréquence auour de sa valeur nominale nécessite un équilibrage permanent entre la production et la demande en énergie électrique puisque jusqu'à l'heure où nous sommes aucune technologie ne peut garantir le stockage de l'énergie électrique à grande échelle. Cet équilibre est obenu grâce à la variation de l'ouverture de l'injecteur.

La commande de l'injecteur est rendue possible par un système électro-hydraulique controlé et commandé par un régulateur PID grâce aux informations provenant du capteur tahymétrique et aux ordres qu'il donne à la servovalve pour permettre le passage du fluide sous pression ,positionner le pointeau dans l'injecteur et afin varier la force motrice nécessaire pour faire touner la roue de la turbine suivant la grandeur et le sens de la variation de la charge sur le réseau.

Après avoir eu le modèle mathématique du système à asservir dans le domaine de Laplace,nous avons analysé le comportement des différents signaux du servomécanisme par simulation sous Matlab/Simulink pour le fonctionnement à vide,en îlot ainsi qu'en cas de fluctuations rapides de la consommation (enclenchements,déclenchements d'une partie ou de toute la charge,...) et déclenchements du groupe de production lui-même.

Enfin nous proposons de différentes manières les valeurs numériques des actions du régulateur PID rétablissant automatiquement et rapidement l'équilibre production-consommation toujours dans le but de maintenir la fréquence autour de sa valeur de référence malgré les perturbations.