Contrôle prédictif d'un moteur synchrone à aimants permanents pour une application dans un système de pompage photovoltaïque

Abstract

Ce mémoire porte sur l’utilisation de systèmes de pompage solaire basés sur le moteur synchrone à aimants permanents (MSAP) et l’application du contrôle prédictif. Il commence par une analyse des composants du système, la sélection du site d’installation et la collecte de données solaires pour dimensionner les éléments du système. Une simulation initiale évalue l’efficacité du système. L’étude compare ensuite deux stratégies de commande : la commande vectorielle et la commande prédictive. La modélisation du système inclut les cellules photovoltaïques, un convertisseur avec algorithme MPPT, un onduleur et une pompe. Les simulations montrent que le contrôle prédictif offre une meilleure réponse dynamique, réduit les fluctuations du couple, de la vitesse et des courants du stator, et améliore l’efficacité et la stabilité du système de pompage solaire. Ce mémoire démontre la supériorité du contrôle prédictif par rapport à la commande vectorielle pour les systèmes de pompage photovoltaïque à base de MSAP.

This thesis focuses on the use of solar pumping systems based on the permanent magnet synchronous motor (PMSM) and the application of predictive control. It begins with an analysis of the system components, the selection of the installation site, and the collection of solar data to size the system elements. An initial simulation evaluates the system’s efficiency. The study then compares two control strategies: vector control and predictive control. The system modeling includes photovoltaic cells, a converter with an MPPT algorithm, an inverter, and a pump. The simulations show that predictive control offers a better dynamic response, reduces fluctuations in torque, speed, and stator currents, and improves the efficiency and stability of the solar pumping system. This thesis demonstrates the superiority of predictive control over vector control for PMSM-based photovoltaic pumping systems.

تتناول هذه المذكرة استخدام أنظمة الضخ الشمسي القائمة على المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم (PMSM) وتطبيق التحكم التنبؤي. تبدأ المذكرة بتحليل مكونات النظام، واختيار موقع التثبيت، وجمع البيانات الشمسية لتحديد أبعاد عناصر النظام. يتم إجراء محاكاة أولية لتقييم كفاءة النظام. ثم تقارن الدراسة بين استراتيجيتين للتحكم: التحكم الشعاعي والتحكم التنبؤي. تشمل نمذجة النظام الخلايا الشمسية، محولاً مع خوارزمية تتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT)، محول طاقة، ومضخة. تُظهر المحاكاة أن التحكم التنبؤي يوفر استجابة ديناميكية أفضل، ويقلل من تقلبات العزم، والسرعة، وتيارات الجزء الثابت، ويحسن كفاءة واستقرار نظام الضخ الشمسي. تظهر هذه المذكرة تفوق التحكم التنبؤي على التحكم الشعاعي لأنظمة الضخ الكهروضوئية القائمة على الآلة المتزامنة ذات المغناطيس الدائم