قسم الهندسة الكهربائية

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Développement des techniques de commande et d’optimisation d’un système de génération éolien à base de génératrice double alimentée
(Université d'Oum El Bouaghi, 2024) Kaddache, Mouna; Drid, Said
Cette thèse présente de nouvelles méthodes MPPT pour l'optimisation du transfert de puissance dans les systèmes éoliens. Dans ce contexte, nous avons présenté une nouvelle méthode MPPT pour surveiller le point de puissance maximale. Cette méthode utilise la logique floue de type 2 afin d'améliorer les performances de contrôle de réguler la puissance active et réactive générée par le stator et de garantir un contrôle fiable du générateur à induction à double alimentation (GADA) connecté au réseau. Étant donné les caractéristiques aérodynamiques des éoliennes, il est essentiel de suivre le point de puissance maximale (MPPT) afin d'obtenir un rendement de conversion élevé. Cela implique que la vitesse de rotation de l'éolienne doit être ajustée en temps réel afin de capter autant d'énergie éolienne que possible. Afin d'atteindre cet objectif, on associe l'approche de Lyapunov à un contrôle par mode glissant pour obtenir une stabilité asymptotique globale et une résistance aux variations paramétriques. Afin de confirmer la validité de notre approche proposée, nous avons comparé les résultats de simulation entre la logique floue de type 2 avec la logique floue de type 1 et les P&O proposés dans la littérature. In this thesis, new MPPT techniques have been proposed to maximize power transfer in wind power systems. In this context, we have proposed our new MPPT technique for maximum power point monitoring that uses type-2 fuzzy logic to improve control performance, regulate the active and reactive power developed by the stator and enable reliable control of the grid-connected dual-fed induction generator (DFIG). Due to the aerodynamic characteristics of wind turbines, achieving high wind energy conversion efficiency requires Maximum Power Point Tracking (MPPT), which means that the turbine's rotation speed must be adjusted in real time to capture as much wind energy as possible. To achieve this, the Lyapunov approach is coupled with sliding mode control to provide global asymptotic stability and resistance to parametric fluctuations. To confirm the validity of our proposed approach, we have compared simulation results between type-2 fuzzy logic and type-1 fuzzy logic and P&O proposed in the literature.
Development of new multilevel power converter structure for grid connected renewable energy systems
(University of Oum El Bouaghi, 2024) Boudja, Wassim; Barra, Kamel
This dissertation presents two main contributions, an optimized multilevel inverter called WT-type inverter which is derived from the classical T-type inverter, and a proposed control algorithm based on FS-MPC technique that prevents the interruption of power generation systems in case of a failure of the inverter. The falling cost of renewable energy (RE) encouraged lot of countries to start exploiting their renewable sources, particularly those with a high-potential for example: Algeria. A small site in this country can respond to the world's demand for electricity, thus we present the several projects installed to reduce dependency on oil. As photovoltaic plants can take different forms and structures which developed over time, we walked through it various structure and some basic concepts about RE which help understand and assess these power systems. We exhibited the study of a 3kW photovoltaic system controlled using Finite-set Model predictive Control (FS-MPC) in regular and faulty operation. An FS-MPC-based technique is proposed to tolerate two fault scenarios: a short-circuit in a dc-link capacitor, and an open circuit breakdown of an IGBT. After a brief overview of multilevel inverters, simulation results are compared in terms of the quality of the load current. Finally, we presented an extensive review of T-types base multilevel inverters and organized them according to their year of issuance on a timescale. In addition, a new inverter circuit WT-type is presented with its detailed procedure of optimization from the classical T-type inverter. Then, this inverter is put for examination of its features, a practical validation was carried out using the Dspace 1104 control card and the obtained results were discussed and interpreted. Cette thèse présente deux contributions principales, un onduleur multiniveau optimisé appelé onduleur de type WT qui est dérivé de l'onduleur classique de type T, et un algo- rithme de contrôle proposé basé sur la technique FS-MPC qui empêche l'interruption des systèmes de production d'énergie en cas de défaillance de l'onduleur. Le coût décroissant de l'énergie renouvelable a encouragé de nombreux pays à commencer à exploiter leurs sources renouvelables, en particulier ceux ayant un potentiel élevé, comme l'Algérie par exemple. Un petit site dans le sud de ce pays pourrait répondre à la demande mondiale d'électricité. C'est pourquoi nous présentons plusieurs projets qui ont été mis en place pour tenter de réduire la dépendance au pétrole. ?tant donné que les centrales solaires photovoltaïques peuvent prendre différentes formes et structures qui ont évolué au fil du temps, nous passons en revue leurs différentes structures ainsi que quelques concepts de base sur l'énergie renouvelable qui nous aident à comprendre et à évaluer ces systèmes énergétiques. Nous présentons également une étude sur un système photovoltaïque de 3 kW contrôlé par la technique de commande prédictive par modèle à ensemble fini (FS- MPC) en fonctionnement normal et en cas de défaillance de l'onduleur. Dans ce cadre, nous proposons une technique basée sur FS-MPC pour faire face à deux scénarios de dé- faillance potentiels : un court-circuit dans le condensateur du bus continu d'entrée et un circuit ouvert de l'IGBT. Après une brève présentation des travaux de recherche sur les onduleurs multiniveaux dans la littérature, nous comparons les résultats des simulations en termes de qualité du courant de charge et de distorsion harmonique totale (THD). Nous présentons une revue approfondie des différents types d'onduleurs de type T, classés sur une échelle de temps selon leur année de publication. Ensuite, les caractéristiques de l'onduleur proposé sont examinées en détail. Cet onduleur est alors mis à l'épreuve pour vérifier ses avantages. Enfin, nous présentons les résultats expérimentaux obtenus grâce à l'utilisation du contrôleur Dspace 1104, et discutons de ces résultats.
Contribution to motion planning and control of robotic systems
(University of Oum El Bouaghi, 2024) Ghediri, Akram; Lamamra, Kheireddine
This study presents a novel design for adaptive PID gain tuning in the context of robot manipulators’ PID Computed-Torque control. The approach incorporates Deep Deterministic Policy Gradient (DDPG) reinforcement learning to account for unmodeled dynamics and external disturbances. The main objective is to dynamically compute the outer-loop PID controller gains, ensuring minimal trajectory tracking errors while effectively rejecting disturbances and maintaining stable closed-loop dynamics. To implement the control scheme, a comprehensive understanding of the robot’s dynamics is necessary. Therefore, the study develops both the kinematic and dynamic equations for an n-link serial manipulator. The UR5e robot manipulator model is utilized, and the dynamic and kinematic parameters provided by the manufacturer and related works are considered to ensure accuracy. Simulation results demonstrate the effectiveness and robustness of the proposed approach. It successfully handles bounded internal and external disturbances, showcasing its ability to adapt and mitigate their effects. Additionally, the adaptive gain tuning offers improved trajectory tracking performance compared to conventional PID controllers. Overall, this work contributes to the advancement of control strategies for robot manipulators by integrating adaptive PID gain tuning with DDPG reinforcement learning. By addressing unmodeled dynamics and external disturbances, the proposed approach enhances the stability and tracking capabilities of robot manipulator systems. Cette étude présente une conception novatrice pour l'ajustement adaptatif des gains PID dans le contexte du contrôle PID de la commande de couple des manipulateurs robotiques. L'approche intègre l'apprentissage par renforcement Deep Deterministic Policy Gradient (DDPG) pour prendre en compte les dynamiques non modélisées et les perturbations externes. L'objectif principal est de calculer dynamiquement les gains du régulateur PID en boucle externe, garantissant des erreurs minimales de suivi de trajectoire tout en rejetant efficacement les perturbations et en maintenant une dynamique en boucle fermée stable. Pour mettre en œuvre le schéma de contrôle, une compréhension approfondie de la dynamique du robot est nécessaire. Par conséquent, l'étude développe à la fois les équations cinématiques et dynamiques pour un manipulateur série à n maillons. Le modèle de manipulateur robotique UR5e est utilisé, et les paramètres dynamiques et cinématiques fournis par le fabricant et les travaux connexes sont pris en compte pour assurer la précision. Les résultats de la simulation démontrent l'efficacité et la robustesse de l'approche proposée. Elle gère avec succès les perturbations internes et externes bornées, illustrant sa capacité à s'adapter et à atténuer leurs effets. De plus, l'ajustement adaptatif des gains offre une meilleure performance de suivi de trajectoire par rapport aux régulateurs PID classiques. Dans l'ensemble, ce travail contribue à l'avancement des stratégies de contrôle pour les manipulateurs robotiques en intégrant l'ajustement adaptatif des gains PID avec l'apprentissage par renforcement DDPG. En traitant les dynamiques non modélisées et les perturbations externes, l'approche proposée améliore la stabilité et les capacités de suivi des systèmes de manipulateurs robotiques.
Elaboration et caracterisation par differentes techniques de couches minces d'oxydes metalliques utilisables comme capteurs et pour la photocatalyse
(Université d'Oum El Bouaghi, 2023) Bahtoun, Hicham; Hadjéris, Lazhar
Dans cette thèse, on présente deux études distinctes sur les propriétés physico-chimiques de couches minces et de nanoparticules d'oxyde de zinc (ZnO) synthétisées par des méthodes différentes. La méthode utilisée pour produire des couches minces d'oxyde de zinc est la pulvérisation pyrolytique ultrasonique (USP) sur des substrats en verre. L'effet du recuit à des températures variant entre 400°C et 500°C pendant une heure à l'air ambiant sur les propriétés structurales et catalytiques de ces couches a été étudié. Les résultats de l'analyse par diffraction des rayons X ont montré que les couches de ZnO avaient une structure hexagonale wurtzite avec une orientation préférentielle (002) suivant l'axe c. L'augmentation de la température de recuit a conduit à une amélioration de la cristallinité des films. L'application de ces couches minces à la dégradation du bleu méthylène a montré une efficacité photo-catalytique prometteuse, avec la meilleure performance atteignant 84% de dégradation après 4 heures de traitement avec des échantillons recuits à 500°C. Les nanoparticules de ZnO ont été synthétisées par une méthode hydrothermale et caractérisées à l'aide de différentes techniques, telles que la diffraction des rayons X, la microscopie électronique à balayage et la spectroscopie de réflexion diffuse. Elles présentaient une haute cristallinité avec une structure wurtzite hexagonale à l'exception de celles synthétisées à partir du précurseur ZnCl2. L’activité photocatalytique des nanoparticules synthétisées ont monté une amélioration significative par rapport à la poudre commerciale de ZnO avec des taux de dégradation du bleu méthylène atteignant 99,3% et 96,4% respectivement. Ces résultats prometteurs peuvent être attribués à la plus grande cristallinité, à la phase pure et aux morphologies spécifiques des nanoparticules de ZnO synthétisées. In this dissertation, two separate studies are presented on the physicochemical properties of zinc oxide (ZnO) thin films and nanoparticles synthesized by different methods. The method used to produce zinc oxide thin films is ultrasonic spray pyrolyse (USP) on glass substrates. The effect of annealing at temperatures ranging from 400°C to 500°C for one hour in ambient air on the structural and catalytic properties of these layers was studied. The results of X-ray diffraction analysis showed that the ZnO layers had a hexagonal wurtzite structure with a preferential orientation (002) along the c-axis. Increasing the annealing temperature led to an improvement in film crystallinity. Application of these thin films to methylene blue degradation showed promising photo-catalytic efficiency, with the best performance reaching 84% degradation after 4 hours treatment with samples annealed at 500°C. ZnO nanoparticles were synthesized by a hydrothermal method and characterized using various techniques, such as X-ray diffraction, scanning electron microscopy and diffuse reflection spectroscopy. With the exception of those synthesized from the precursor ZnCl2, they were highly crystalline with a hexagonal wurtzite structure. The photocatalytic activity of the synthesized nanoparticles showed a significant improvement over commercial ZnO powder, with methylene blue degradation rates reaching 99.3% and 96.4% respectively. These promising results can be attributed to the higher crystallinity, pure phase and specific morphologies of the synthesized ZnO nanoparticles. في هذه الأطروحة، تم عرض دراستين منفصلتين حول الخواص الفيزيائية والكيميائية للأغشية الرقيقة لأكسيد الزنك (ZnO) والجسيمات النانوية التي تم تصنيعها بطرق مختلفة. الطريقة المستخدمة لإنتاج أغشية رقيقة من أكسيد الزنك هي الرش بالتحلل الحراري بالموجات فوق الصوتية (USP) على ركائز زجاجية. تمت دراسة تأثير التلدين عند درجات حرارة تتراوح من 400 إلى 500 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة في الهواء المحيط على الخواص التركيبية والتحفيزية لهذه الطبقات. أظهرت نتائج تحليل حيود الأشعة السينية أن طبقات أكسيد الزنك تمتلك بنية ورتزايت سداسية ذات اتجاه تفضيلي (002) على طول المحور c أدت زيادة درجة حرارة التلدين إلى تحسن في تبلور الفيلم. أظهر تطبيق هذه الأغشية الرقيقة على تحلل أزرق الميثيلين كفاءة تحفيزية ضوئية واعدة، حيث وصل أفضل أداء إلى 84% من التحلل بعد 4 ساعات من المعالجة مع العينات المصلبة عند 500 درجة مئوية. تم تصنيع جسيمات أكسيد الزنك النانوية بالطريقة الحرارية المائية وتم تشخيصها باستخدام تقنيات مختلفة، مثل حيود الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني الماسح ومطياف الانعكاس المنتشر. باستثناء تلك التي تم تصنيعها من سلائف ZnCl2، كانت شديدة التبلور مع بنية ورزيت سداسية. أظهر نشاط التحفيز الضوئي للجسيمات النانوية المصنعة تحسنًا ملحوظًا مقارنة بمسحوق أكسيد الزنك التجاري، حيث وصلت معدلات تحلل الميثيلين الأزرق إلى 99.3% و96.4% على التوالي. يمكن أن تنسب هذه النتائج الواعدة إلى ارتفاع التبلور والطور النقي والتشكلات المحددة لجسيمات أكسيد الزنك النانوية المركبة. Mots clés: Couche mince ; Nanopoudre ; ZnO ; Photocatalyse ; Bleu de Méthylène
Méthodologies de conception et d’optimisation d’une chaîne de conversion d’énergie renouvelable
(Université d'Oum El Bouaghi, 2023) Meddour, Sami; Rahem, Djamel; Laib, Hichem
L'objectif de cette thèse est de concevoir et d'optimiser des chaînes de conversion d'énergie photovoltaïque (PV) pour des systèmes connectés au réseau et autonomes, en utilisant différentes stratégies de contrôle. La première partie de la recherche se concentre sur les systèmes PV connectés au réseau triphasé. Un convertisseur DC-DC avec contrôle de point de puissance maximale (MPPT) est utilisé pour extraire la puissance maximale du panneau PV. L'étude intègre des algorithmes MPPT méta-heuristiques, tels que l'optimisation de l'essaim de particules (PSO), pour obtenir un modèle équivalent du panneau PV, améliorant ainsi les performances et la vitesse de l'algorithme MPPT. Le contrôleur de modèle prédictif à états finis (FS-MPC) est introduit pour gérer le transfert d'énergie et la synchronisation dans un onduleur triphasé connecté au réseau. De plus, un algorithme d'optimisation de la baleine (WOA) est mis en oeuvre en tant que contrôleur MPPT avec un onduleur monophasé connecté au réseau. En outre, pour réduire le nombre de commutation dans un onduleur monophasé, un contrôleur à commutation réduite FS-MPC (RS-FS-MPC) est utilisé. Dans un onduleur connecté au réseau, il est nécessaire de maintenir une tension constante fournie par le système côté courant continu, qui est étudié et présenté dans cette recherche. Les méthodes utilisées dans la simulation du système sont basées sur l'utilisation d'un contrôleur proportionnel-intégral anti-windup (PI). Dans la deuxième partie de l'étude, un système autonome est considéré, où un algorithme d'optimisation hybride de l'essaim de particules avec évolution différentielle (DE-PSO) est développé pour surmonter la condition d'ombrage partiel (OP) dans différentes conditions climatiques et détecter les changements de charge. Enfin, les performances des techniques de contrôle proposées sont testées dans différentes conditions climatiques par simulation et validation expérimentale sur une plate-forme de test basée sur une carte DSPACE 1104 dans le cas du système monophasé proposé. Les avantages et les limitations de chaque technique de contrôle sont mis en évidence. The objective of this thesis is to design and optimize photovoltaic (PV) power conversion chains for both island and grid-connected systems under various control strategies. The first part of the research focuses on grid-connected PV systems. A DC/DC converter with maximum power point tracking (MPPT) control is employed to extract the maximum power from the PV panel. The study incorporates metaheuristic MPPT algorithms, such as particle swarm optimization (PSO), to obtain an equivalent model of the PV panel, thereby improving the performance and speed of the MPPT algorithm. The finite-state predictive model controller (FS-MPC) is introduced to manage energy transfer and synchronization in a three-phase grid-connected inverter. Moreover, a Whale Optimization Algorithm (WOA) is implemented as an MPPT controller with a single-phase grid-connected inverter. Furthermore, to reduce the number of switches in a single-phase inverter, a reduced-switching FS-MPC (RS-FS-MPC) controller is developed. In a gridconnected inverter, It is necessary to maintain a constant voltage supplied by the DC-side system, which is studied and presented in this research. The methods used in the simulation of the system are based on the use of a proportional-integral anti-windup (PI) controller. In the second part of the study, an autonomous system is considered, where a hybrid particle swarm optimization algorithm with differential evolution (DE-PSO) is developed to overcome the partial shading condition in different climatic conditions and detect changes in load. Finally, the performance of the proposed control techniques is tested in different climatic conditions through simulation and experimental validation on a test bench based on a DSPACE 1104 board in the case of the proposed single-phase system. The advantages and limitations of each control technique are highlighted.
Contribution à l'amélioration de la qualité de l’énergie produite par les onduleurs à injection réseau
(Université d'Oum El Bouaghi, 2023) Kaddour, Hassen; Dib, Abderrahmane
Cette thèse porte sur la recherche de moyens modernes pour la dépollution harmonique du réseau de distribution d'énergie électrique, basés sur l'électronique de puissance. Cette pollution est un problème majeur dans l'industrie, principalement causée par des charges non linéaires qui perturbent le réseau. Les convertisseurs statiques, notamment les redresseurs à diodes et à thyristors, sont la principale source de courants harmoniques injectés dans le réseau, et nécessitent une attention particulière pour réduire leurs niveaux d'harmoniques de courant. Ce travail présente une nouvelle table de commutation pour le filtrage actif, développée à partir de la topologie APF et de l'analyse de son circuit électrique. Les variations instantanées de puissance active et réactive du réseau sont obtenues. La table de commutation est utilisée dans chaque secteur pour déterminer les moments spécifiques de commutation afin d'assurer un contrôle optimal en fonction des signaux d'entrée numériques. En outre, les commandes directes de puissance (DPC) et de puissance avec modulation vectorielle (DPC-SVM) ont été étudiées, mettant en évidence leurs avantages et inconvénients respectifs. La commande DPC-SVM a démontré une grande efficacité dans le contrôle du système. De plus, l'utilisation d'une puissance réactive étendue plutôt que la puissance réactive habituellement utilisée dans la DPC-SVM conventionnelle permet à la puissance de suivre précisément sa référence. Les résultats de la simulation ont confirmé que la DPC-SVM avec le convertisseur DC-DC permettait de réduire les pertes, d'augmenter la tension de sortie avec une meilleure stabilité et une tension bien supérieure à celle du convertisseur élévateur conventionnel, tout en présentant de meilleures caractéristiques d'ondulation en entrée et en sortie. De plus, le THD, la puissance réactive et la puissance active ont été améliorés grâce à l'utilisation de la puissance réactive étendue. Le système a été simulé à l'aide du logiciel Matlab/Simulink. This thesis deals with the search for modern means for the harmonic depollution of the electrical energy distribution network, based on power electronics. This pollution is a major problem in industry, mainly caused by non-linear loads that disturb the network. Static converters, in particular diode and thyristor rectifiers, are the main source of harmonic currents injected into the network, and require special attention to reduce their current harmonic levels. This work presents a new switching table for active filtering, developed from the APF topology and the analysis of its electrical circuit. The instantaneous variations of active and reactive power of the network are obtained. The switching table is used in each sector to determine specific switching times to ensure optimum control based on digital input signals. In addition, direct power control (DPC) and direct power control with space vector modulation (DPC-SVM) have been studied, highlighting their respective advantages and disadvantages. The DPC-SVM command has demonstrated great efficiency in controlling the system. Additionally, the use of extended reactive power rather than the reactive power usually used in conventional DPC-SVM allows the power to precisely follow its reference. The simulation results confirmed that the DPC-SVM with the DC-DC converter can reduce losses, increase the output voltage with better stability and much higher voltage than the conventional boost converter, while exhibiting better input and output ripple characteristics. In addition, the THD, reactive power and active power have been improved through the use of extended reactive power. The system was simulated using Matlab/Simulink software. تتناول هذه الرسالة البحث عن وسائل حديثة لإزالة التلوث التوافقي لشبكة توزيع الطاقة الكهربائية، بالاعتماد على إلكترونيات الطاقة. يعد هذا التلوث مشكلة رئيسية في الصناعة، ناتجة بشكل رئيسي عن الأحمال غير الخطية التي تزعج الشبكة. المحولات الثابتة، وخاصة مقومات الصمام الثنائي والثايرستور، هي المصدر الرئيسي للتيارات التوافقية المحقونة في الشبكة، وتتطلب اهتمامًا خاصًا لتقليل مستوياتها التوافقية الحالية. يقدم هذا العمل جدول تبديل جديد للترشيح النشط، تم تطويره من طوبولوجيا APF وتحليل دائرته الكهربائية. يتم الحصول على الاختلافات الفورية للقوة النشطة والمتفاعلة للشبكة. يتم استخدام جدول التبديل في كل قطاع لتحديد أوقات التحويل المحددة لضمان التحكم الأمثل بناءً على إشارات الإدخال الرقمية. بالإضافة إلى ذلك، تمت دراسة التحكم المباشر في القدرة (DPC) والتحكم المباشر في القدرة مع تعديل المتجه (DPC-SVM)، مع إبراز مزايا وعيوب كل منهما. أظهر الأمر DPC-SVM كفاءة كبيرة في التحكم في النظام. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام الطاقة التفاعلية الممتدة بدلاً من الطاقة التفاعلية المستخدمة عادةً في DPC-SVM التقليدي يسمح للقوة بإتباع مرجعها بدقة. أكدت نتائج المحاكاة أن DPC-SVM مع محول DC-DC يمكن أن يقلل الخسائر، ويزيد جهد الخرج بثبات أفضل وجهد أعلى بكثير من محول التعزيز التقليدي، مع إظهار خصائص تموج الإدخال والإخراج أفضل. بالإضافة إلى ذلك، تم تحسين THD والاِسْتِطاعَة التفاعلية والاِسْتِطاعَة النشطة من خلال استخدام الطاقة التفاعلية الممتدة. تمت محاكاة النظام باستخدام برنامج المحاكاة .Matlab/Simulink
Etude d'une structure a cristaux photoniques pour application a des portes logiques
(Université De Larbi Ben M’hidi Oum EL Bouaghi, 2023) Derdour, Roumaissa; Mouetsi, Souheil
La réalisation des circuits intégrés optiques est un processus complexe qui implique des technologies avancées de fabrication de semi-conducteurs et des techniques de conception de circuits optiques. Les circuits intégrés optiques sont utilisés dans une variété d'applications, notamment les communications optiques, la détection optique et la mesure optique. Dans notre thèse, on a proposé une nouvelle structure connectée d'un cristal photonique bidimensionnel, afin d'avoir des portes logiques AND/OR de taille très compacte avec des faibles pertes et une transmission satisfaisante. Elles sont conçues via une jonction à cristal photonique en forme de " Y " couplée avec deux microcavités pour maitriser les interférences et contrôler le confinement de la lumière à l'intérieur de guides d'ondes. Les résultats obtenus prouvent la fiabilité de la structure étudiée et l'efficacité des portes logiques proposées en termes de transmission, de rapport de contraste et de temps de réponse. Dans le même contexte, nous avons présenté une nouvelle structure d'un diviseur de puissance, en changeant les ports d'entrée/ sortie de la structure initiale ; les résultats trouvés sont très utiles dans plusieurs circuits optiques tels que la microscopie, l'analyse spectrale, les lasers, l'interférométrie, les réseaux de neurones optiques et dans la communication optique. The realization of optical integrated circuits is a complex process that involves advanced semiconductor manufacturing technologies and optical circuit design techniques. Optical integrated circuits are used in a variety of applications, including optical communication, optical detection, and optical measurement. We proposed a new connected structure of a two-dimensional photonic crystal, in order to have AND/OR logic with low losses and satisfactory transmission. They are designed using a photonic crystal "Y"junction coupled with two microcavities to control interference and confinement of light within the three waveguides. The results demonstrate the reliability of the studied structure and the effectiveness of the proposed logic gates in terms of transmission, contrast ratio, and response time. In the same context, a new structure for a power splitter is presented, by changing the input/output ports of the initial structure. The results obtained are very useful in several optical circuits such as microscopy, spectral analysis, lasers, interferometry, optical neural networks, and optical communication.
Contribution à la commande et l’estimation d’un variateur de vitesse asynchrone par l’approche du mode glissant
(Université De Larbi Ben M’hidi Oum EL Bouaghi, 2022) Farhi, salah eddine; Goléa, Noureddine
Associée à des convertisseurs de puissance, la machine asynchrone constitue un variateur de vitesse dont l'utilisation industrielle ne cesse de croître. C'est le moteur le plus courant dans de nombreux domaines en raison de ses avantages intrinsèques bien connus. Cependant, sa nature non linéaire et ses incertitudes internes rendent sa commande plus compliquée. L'une des plus performantes solutions proposées pour résoudre ce problème est l'utilisation de la commande par mode glissant SMC (Sliding Mode Control). La commande par modes glissants pour les systèmes non linéaires a été largement étudiée et développée depuis son introduction. Celle-ci appartient à une classe plus large appelée commandes à structure variable. L'objectif de la méthode est, à l'aide d'une commande discontinue, de contraindre et forcer le système à évoluer au bout d'un temps fini et de se maintenir sur une surface, appelée surface de glissement, où le comportement résultant correspond à la dynamique souhaitée. Le régime du système ainsi commandé est appelé mode glissant et la dynamique de celui-ci peut être rendue insensible aux variations paramétriques, aux erreurs de modélisation et à certaines perturbations externes. La loi SMC est de conception relativement simple et en particulier présente des qualités de robustesse vis-à-vis de certaines classes de perturbations. Dans cette optique, et afin d'atteindre cet objectif, tout d'abord une présentation rapide des commandes classiques a été faite, ensuite les techniques de commande par mode glissant ont été développées pour assurer un contrôle séparé du flux et de la vitesse et dont la robustesse aux incertitudes paramétriques est élevée. De plus, et afin de réduire le maximum possible le phénomène de chattering, qui est le principal obstacle à la mise en œuvre de la technique de mode glissant en temps réel, plusieurs techniques ont été testés et qui ont apportés une amélioration à savoir la fonction barrière. Encore et pour éliminer l'utilisation de capteurs, des observateurs classiques et des observateurs basés sur le mode glissement ont été introduits pour l'estimation du flux, de la vitesse et du couple de charge. Enfin, et dans le but de mettre en évidence les avantages et les limitations de cette technique, les lois de commande classiques et par mode glissant ont été testées par simulation et expérimentalement sur un banc d'essai à base d'une carte DSPACE 1104. Associated with power converters, the induction motor constitutes a variable speed drive whose industrial use is continuously growing. It is the most common motor in many fields due to its well-known intrinsic advantages. However, its nonlinear nature and internal uncertainties make its control more complicated. One of the most efficient solutions proposed to solve this problem is the use of sliding mode control (SMC). Sliding mode control for nonlinear systems has been widely studied and developed since its introduction. This kind of control belongs to a large class known as variable structure control. The objective of this method is, using a discontinuous control, to constrain and force the system to progress after a finite time and to maintain itself on a surface, called the sliding surface, where the resulting behavior corresponds to the desired dynamics. The regime of the controlled system is called sliding mode and its dynamics can be made insensitive to parametric variations, modeling mismatches and some external disturbances. The SMC law is of relatively simple design and in particular strong robustness against (matched) uncertainties or disturbances. In this perspective, and in order to achieve this objective, first of all a quick presentation of the classical controls are made, then the sliding mode control techniques are developed to ensure a separate control of the flux and the speed with a strong robustness against parametric uncertainties. In addition, to overcome the inherent problem for implementation of the sliding mode technique in real time, several techniques have been tested to reduce or eliminate the chattering effect, such as the barrier function. Moreover, in order to eliminate the use of sensors, classical and sliding mode observers have been introduced for the estimation of flux, speed and load torque. Finally, to highlight the advantages and limitations of this technique, the classical and sliding mode control laws have been tested by simulation and experimental implementation based on real-time interface using DSPACE 1104 board. مرتبطًا بمحولات الطاقة ، يشكل المحرك التحريضي غير التزامني محركاً مُتغير السرعة يتزايد استخدامه في المجال الصناعي باستمرار. فهو يعتبر المحرك الأكثر شيوعًا في العديد من المجالات نظرًا لمزاياه الجوهرية المعروفة. مع ذلك ، فإن طبيعته غير الخطية والإرتيابات الداخلية تجعل تحكمه أكثر تعقيدًا. أحد الحلول الأكثر فاعلية المُقترحة لحل هذه المشكلة هو استخدام التحكم بواسطة النمط الانزلاقي (SMC). تم دراسة وتطوير التحكم بواسطة النمط الانزلاقي للأنظمة غير الخطية على نطاق واسع منذ طرحه. ينتمي هذا النوع من التحكم إلى فئة كبيرة تُعرف باسم التحكم ذو البنية المتغيرة. تهدف هذه الطريقة إلى، باستخدام تحكم متقطع، تقييد النظام ليتطور بعد فترة زمنية محدودة ويبقى على سطح يسمى السطح المنزلق، حيث يتوافق السلوك الناتج مع الديناميكيات المرغوبة. يسمى النظام المتحكم فيه بالوضع الانزلاقي ويمكن جعل ديناميكياته غير حساسة لتغير المُعاملات وأخطاء النمذجة وبعض الاضطرابات الخارجية. قانون التحكم بواسطة النمط الانزلاقي ذو تصميم بسيط نسبيًا وله صفات المتانة فيما يتعلق بفئات معينة من الاضطرابات. في هذا السياق، ومن أجل تحقيق هذا الهدف، تم أولاً تقديم عرض سريع لتقنيات التحكم الكلاسيكية، ثم تم تطوير طرق التحكم بواسطة النمط الانزلاقي لضمان التحكم المنفصل في التدفق والسرعة، ولتحقيق قوة عالية في مواجهة حالات عدم اليقين في المُعاملات. بالإضافة إلى ذلك ، ومن أجل الحد من ظاهرة الثرثرة قدر الإمكان، والتي تعد العقبة الرئيسية أمام تنفيذ تقنية النمط الانزلاقي في الوقت الحقيقي ، فقد تم اختبار العديد من التقنيات واللتي نتج عنها تحسينات كبيرة، من بينها تقنية وظيفة الحاجز. كذلك، للتخلص من استخدام الحساسات، تم ادخال تقنية المُلاحظات التقليدية و المُلاحظات المُرتكزة على تقنية النمط الانزلاقي لتقدير التدفق والسرعة وعزم دوران الشحن. أخيرًا، ومن أجل تسليط الضوء على مزايا ونقائص هذه التقنية، تم اختبار قوانين التحكم التقليدية وتقنيات التحكم المنزلق عن طريق المحاكاة وكذلك تجريبًا على منصة اختبار مُهيئة بلوحة DSPACE 1104.
Synthèse des couches minces d’oxydes semi-conducteurs par voie chimique et étude de leurs caractérisations
(Université De Larbi Ben M’hidi Oum EL Bouaghi, 2022) Bouabida, Seddik; Benkara, Salima; Ghamri, Houda
Des nanostructures de ZnO dopé Fe (FZOs) avec différentes concentrations de dopage (0; 1; 3;5;7et 9 %.wt), ont été préparées sur des substrats en verre via la technique de revêtement par immersion. Les effets de la concentration de dopage Fe sur les propriétés structurelles, morphologiques, optiques, électriques et la réponse au gaz isobutane (i-C4H10) des nanostructures de FZO ont été étudiés. L'analyse par diffraction des rayons X (XRD) a montré que le dopage au Fe a un effet significatif sur la taille des particules, la déformation et la qualité cristalline des films préparés. Les images de microscopie électronique à balayage (MEB) des échantillons préparés ont révélé la formation de nanoparticules et de nanotiges, avec la variation de la teneur en élément dopant (Fe). Les résultats de la spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS) ont confirmé la présence d'éléments Zn, O et Fe. L'étude de la morphologie de surface par Microscopie à Force Atomique (AFM) a révélé que tous les échantillons de FZOs présentent une structure granulaire homogène de dimensions nanométriques et une porosité qui semble favorable à l'application de la détection de gaz. Les mesures d'absorption UV-Vis ont montré que les films déposés ont une transmittance comprise entre 69 et 89%, et le graphique de la dérivée première du coefficient de transmission optique a indiqué que l'énergie de la bande interdite diminue avec l'augmentation de la concentration de dopage Fe. Les mesures électriques par effet Hall ont montré que les propriétés électriques des nanostructures de FZOs ont une conduction de type n. Les mesures ont montré que la résistivité et la concentration de porteurs de charges augmentent avec l’augmentation de la concentration du dopant Fe allant de 64,26 Ω.cm à 728,69 Ω.cm et de 2,70 x 〖10〗^15 cm^(-3) à 7,12 x 〖10〗^15 cm^(-3) respectivement. De plus, la mobilité de Hall variant entre 1,20 et 35,97 cm^2 V^(-1) 〖 s〗^(-1). Les caractéristiques de sensibilité au gaz isobutane ont été évaluées en fonction de la composition de la couche sensible (FZOs), de la température de fonctionnement dans la plage de 150 à 300 °C et de la concentration volumique de gaz de 0,8 à 6,4 Vol.%. Les résultats obtenus ont montré que la réponse à l'isobutane, ainsi que les propriétés structurelles, morphologiques et optiques des nanostructures FZOs, changeaient avec la concentration de dopage Fe. De plus, les résultats de la détection d'isobutane ont clairement montré que la nanostructure de ZnO dopé à 3 %.wt Fe offrait une réponse remarquable d'environ 76,3 % avec un temps de réponse rapide d'environ 67 s à 0,8 Vol.% d'i-C4H10 à la température de fonctionnement optimale de 250 °C. Par conséquent, les nanostructures FZO produites peuvent être utilisées comme capteur pour la détection de gaz isobutane dans diverses branches industrielles et domestiques. Fe doped ZnO (FZO) nanostructures with varying Fe concentrations say (0; 1; 3;5;7 and 9 %.wt) were prepared on the glass substrates via the sol-gel dip-coating technique. Effects of Fe-doping concentration on the structural, morphological, optical, electrical properties and the response to iso-butane (i-C4H10) gas of FZOs nanostructures were studied. The X-ray diffraction (XRD) analysis showed that Fe doping has a significant effect on particle size, strain, and crystalline quality in the prepared films. Scanning Electron Microscopy (SEM) images of the prepared samples revealed nanoparticles and nanorods formation, with content Fe variation. The Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) results confirmed the presence of Zn, O, and Fe elements. The study of the surface morphology by Atomic Force Microscopy (AFM) revealed that all the FZO samples present a homogeneous granular structure of nanometric dimensions and a porosity that seems to be favorable to the application of gas detection. UV-Vis absorption measurements showed that the deposited films have a transmittance between 69 and 89%, and the differential optical transmittance plot indicated that the band gap energy decreases with increasing Fe doping ratio. Electrical Hall effect measurements revealed that all FZOs thin films have n-type conduction. The measurements showed that the resistivity and the charge carrier concentration increases with increasing Fe dopant concentration ranging from 64,26 Ω.cm to 728,69 Ω.cm and from 2,70 x 〖10〗^15 cm^(-3) to 7,12 x 〖10〗^15 cm^(-3) respectively. Moreover, Hall mobility varies between 1,20 and 35,97 cm^2 V^(-1) 〖 s〗^(-1). The sensitivity characteristics to iso-butane gas were evaluated as a function of the film composition, operating temperature in the range from 150 to 300 °C, and volume gas concentration from 0.8 to 6.4 Vol.%. The obtained results showed that the iso-butane response, as well as the structural, morphological, and optical properties of FZOs nanostructures, changed with the Fe doping. Also, the iso-butane sensing results evidently showed that the 3 wt.% Fe doped ZnO nanostructure offered a remarkable response of ~ 76.3% with a quick response time of ~ 67 s to 0.8 Vol.% of i-C4H10 at the optimum operating temperature of 250 °C. Therefore, FZO nanostructures produced can be used as a sensor for the detection of iso-butane gas in various industrial and domestic branches.
Contribution à l’amélioration des performances statiques et dynamiques du moteur à aimants permanents
(Université de Oum El Bouaghi, 2022) Hachelfi, Walid; Rahem, Djamel; Djouambi, Abdelbaki
Cette thèse à pour objectif la contribution à l’amélioration des performances statiques et dynamiques de la machine synchrone à aimant permanent (MSAP). Après avoir présenté un état de l’art sur la MSAP et les différent stratégies de commande, nous avons opté pour cette type des machine la commande vectorielle, DTC, adaptative et la commande DTC d’ordre fractionnaire. Ensuite afin d’assurer des bonne performances de la présente machine et avoir une grande robustesse de la machine, nous avons utilisé plusieurs type des régulateurs de la boucle de vitesse, régulateur PI classique, régulateur, adaptative et régulateur d’ordre fractionnaire, dans le but d’augmenter les performances statiques et dynamiques de la machine. Dans cet étude nous avons étudiés les calculs d’ordre fractionnaire afin de les d’appliqués sur la DTC classique, les résultats obtenus sont très satisfaisants.
Study of the optical properties of photonic crystals on enhancing the absorption in photovoltaic cells
(Université De Larbi Ben M’hidi Oum EL Bouaghi, 2021) Boumediene, Sadoun; Mouetsi, Souheil
Photovoltaic generations has intensified over the last decade, moving from the most basic applications based on elementary devices to one of the most important applications of energy especially after the exploitation of semiconductor materials which play a central role in photovoltaic systems. Research on the optimal array structure has generated much interest due to its potential application in light trapping in thin film photovoltaic cells. Photonic crystals with their nanoengineering function have made it possible to obtain high efficiency solar cells. Our thesis work aims to study and design new structures of thin-film solar cells based on photonic crystals in order to improve its optoelectronic properties, especially the absorption of light in solar cells by adjusting the parameters, geometric and morphological. The proposed structures are designed with ultra-precision on a substrate with a thickness of up to 100nm. The first part of the results obtained is based on the study of the absorption of light by influencing the optical properties of thin film solar cells. The second part is devoted to the study of the morphological effect of a one-dimensional photonic structure on the one hand and the study of the effect of the angle of incidence on the other hand. The simulations are performed using the DiffractMod simulation software developed by RSoft, using the Rigorous Coupled Wave Analysis (RCWA) method. The results obtained allow us to conclude that the use of the properties of photonic crystals improves the absorption rate of light in solar cells. La génération du photovoltaïque s'est intensifiée au cours de la dernière décennie, passant des applications les plus basiques basées sur des dispositifs élémentaires à l'une des applications les plus importantes de l'énergie surtout après l'exploitation des matériaux semi-conducteurs qui jouent un rôle central dans les systèmes photovoltaïques. La recherche sur la structure de réseau optimale a suscité beaucoup d'intérêt en raison de son application potentielle dans le piégeage de la lumière dans les cellules photovoltaïques à couches minces. Les cristaux photoniques avec leur fonction nano-ingénierie ont permis d'obtenir des cellules solaires à haut rendement. Notre travail de thèse a pour but l'étude et la conception de nouvelles structures de cellules solaires en couches minces à base des cristaux photoniques afin d'améliorer ses propriétés optoélectroniques surtout l'absorption de la lumière dans les cellules solaires on jouant sur les paramètres, géométrique et morphologique. Les structures proposées sont conçues de manière ultra-précise sur un substrat d'une épaisseur allant jusqu'à 100nm. La première partie des résultats obtenus est basée sur l'étude de l'absorption de la lumière en influençant les propriétés optiques des cellules solaires en couches minces. Quant à la deuxième partie, elle est consacrée à l'étude de l'effet morphologique d'une structure photonique unidimensionnelle d'une part et l'étude de l'effet de l'angle d'incidence d'autre part. Les simulations sont réalisées à l'aide du logiciel de simulation DiffractMod développé par RSoft, En utilisant la méthode d'analyse rigoureuse des ondes couplées (RCWA). Les résultats obtenue nous a permet de conclure que l'utilisation des propriétés des cristaux photonique améliorent le taux d'absorption de la lumière dans les cellules photovoltaïques. تزايد الاهتمام بمجال الكهروضوئية خلال العقد الماضي، حيث انتقل من التطبيقات الأساسية القائمة على الأجهزة الأساسية إلى أحد أهم التطبيقات في مجال الطاقة وخاصة عند استعمال مواد أشباه الموصلات التي كان لها دورا مركزيا في الأنظمة الكهروضوئية. لقد ولّد البحث عن الهيكل الشبكي الأمثل اهتمامًا كبيرًا نظرًا لتطبيقه المحتمل في تركيز الضوء في الخلايا الكهروضوئية ذات الأغشية الرقيقة. البلورات الضوئية بخصائصها ذات الهندسة النانوية مكنتها من الحصول على خلايا شمسية عالية الكفاءة. هدفنا من هذه الرسالة هو دراسة وتصميم هياكل جديدة للخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة متكونة من بلورات ضوئية لتحسين عملية امتصاص الكهرباء داخل الخلايا الكهروضوئية من خلال دراسة تأثير العوامل الهندسية والشكلية للخلايا. الهياكل المقترحة تم تصميمها بدقة فائقة على قاعدة بسمك يصل إلى 100 نانومتر. الجزء الأول من النتائج المحصل عليها يرتكز على دراسة امتصاص الضوء من خلال دراسة التأثير على الخصائص الضوئية للخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة. أما الجزء الثاني فيعتمد على دراسة التأثير الشكلي للهياكل الضوئية أحادية البعد من جهة ومن جهة أخرى دراسة تأثير زاوية الانعكاس. تم إجراء عمليات المحاكاة باستخدام برنامج محاكاة DiffractMod الذي طورته شركة RSoft باستخدام طريقة تحليل الموجة المزدوجة الصارمة(RCWA) . النتائج المحصل عليها تثبت لنا فعالية استخدام البلورات الضوئية في تحسين عملية امتصاص الضوء داخل الخلايا الشمسية.
Contribution à la commande prédictive des convertisseurs électromécaniques
(Université De Larbi Ben M’hidi Oum EL Bouaghi, 2021) Aberkane, Hesna; Rahem, Djamel
L'objectif de cette thèse est l'étude théorique et la validation de la commande prédictive du couple (PTC) et ses différentes variantes d'optimisation appliquée à la machine asynchrone (MAS) et la machine synchrone à aimant permanent (MSAP) alimentées via un onduleur de tension à deux niveaux puis via d'un convertisseur matriciel indirect (IMC) afin de minimiser la puissance réactive de coté réseau. La commande PTC remédie aux problèmes des oscillations et des bruits acoustiques qui sont apparus au niveau du couple électromagnétique et du courant statorique de la machine par l'application de la commande directe du couple classique (DTC) causé par leur fréquence de commutation variable due à l'utilisation des comparateurs à hystérésis. Le but de la conception d'une loi de commande prédictive optimisé (OPTC) est d'améliorer la stabilité et la robustesse du système en présence d'incertitudes, aussi l'optimisation énergétique pour les faibles couples de charge par l'inclusion du modèle des pertes (LMC) dans la structure de la commande PTC, et finalement l'élimination du processus de sélection des facteurs de pondérations dans la méthode de contrôle PTC. Les résultats obtenus dans cette thèse ont été validés par simulation numérique sur Matlab-Simulink et en pratique sur un banc d'essai à base d'une carte DSP 1104 au sein du laboratoire LGEA. The objective of this thesis is the theoretical study and validation of the predictive torque control (PTC) and its different optimization variants applied to the induction machine (IM) and for the permanent magnet synchronous machine (PMSM) firstly by a two-level voltage inverter then via an indirect matrix converter (IMC) in order to minimize the reactive power on the network side. The PTC method solve the problems of the oscillations and acoustic noises that have appeared in the electromagnetic torque and stator current of the machine by applying the classic direct torque control (DTC) caused by their variable switching frequency due to use of hysteresis comparators. The main goal of the design of an optimized predictive control (OPTC) is to improve the stability and the robustness of the system in the presence of uncertainties, also for the energy optimization when the machine is lightly loaded by a direct inclusion of the loss model (LMC) in the structure of the PTC method, and finally the elimination of the selection process of the weighting factors in the PTC control method. The results obtained by this thesis were validated by numerical simulation on Matlab-Simulink and by experiment on a test bench based on a DSP 1104 card in the LGEA laboratory. الهدف من هذه الأطروحة هو الدراسة النظرية والتحقق من التحكم التنبؤي في عزم الدوران و انواعه المختلفة المطبقة على الآلة غير المتزامنة و الآلة المتزامنة المتصلة بمغناطيس دائم بحيث تكون التغذية عبرمحول توتر اولا ثم عبر محول عاكس من نوع مصفوقة من أجل تقليل الطاقة الردية الصادرة من طرف الشبكة. تعمل طريقة التحكم التنبؤي على حل مشاكل التذبذبات والضوضاء التي تظهر في عزم الدوران الكهرومغناطيسي وفي التيار الخاص بالجزء الثابت للآلة بسبب تطبيق التحكم الكلاسيكي في عزم الدوران وتنتج هذه المشاكل بسبب تردد التبديل المتغيرالذي ينشا من استخدام المقارنات التباطئية. الهدف الرئيسي لتصميم التحكم التنبؤي المحسن هو تحسين استقرار ومتانة النظام في ظل وجود اضطرابات، وكذلك لتحسين الطاقة عندما يتم تحميل الآلة بشكل خفيف و بقيم صغيرة عن طريق التضمين المباشر لنموذج الخسائرفي بنية التحكم التنبؤي ، وأخيراً إلغاء عملية اختيار عوامل الترجيح في طريقة التحكم التنبؤي. تم التحقق من صحة النتائج التي تم الحصول عليها من خلال هذه الأطروحة عن طريق المحاكاة العددية على برنامج Matlab-Simulink ومن خلال التجربة على منصة اختبار بناءً على بطاقة DSP 1104 في المختبر.
Contribution a la commande adaptative et robuste d'ordre fractionnaire des processus industriels
(Université De Larbi Ben M’hidi Oum EL Bouaghi, 2021) Balaska, Hanane; Djouambi, Abdelbaki, Ladaci ,Samir
Notre travail porte sur la commande adaptative et robuste d'ordre fractionnaire des processus industriels. Nous avons montré à travers l'application en simulation d'une stratégie de commande adaptative par modèle de référence d'ordre fractionnaire (FOMRAC) sur deux processus industrielles, que l'utilisation des concepts des opérateurs et des systèmes d'ordre fractionnaire permet d'améliorer considérablement les performances des systèmes de commande, et surtout d'obtenir une meilleure robustesse vis à vis des variations paramétriques, bruit, et perturbations. La contribution majeure de ce travail est la proposition de trois nouveaux schémas de commande adaptative d'ordre fractionnaire dédiés à la commande des systèmes représentés par des modèle d'ordre fractionnaire, et ce en s'inspirant des schémas de commande adaptative d'ordre entier classiques. Le premier schéma FOMRAC développé se base sur un retour de sortie pour commander une classe de systèmes d'ordre fractionnaire décrite par une fonction de transfert commensurable, à paramètres inconnus, et dont le degré relatif égale l'ordre de base fractionnaire. Ce schéma FOMRAC assure la stabilité asymptotique du système en boucle fermée et le bon suivi de la trajectoire de référence. Les deux autres schémas de commande introduits, se basent sur l'introduction et la généralisation du concept d'adaptation en ligne de l'objectif de commande utilisé dans la commande adaptative par modèle de référence avec tube de performance (TMRAC : Tube Model Reference Adaptive Control) des systèmes entiers, aux cas des systèmes d'ordre fractionnaire. Les deux schémas FOTMRAC développés garantissent la stabilité en boucle fermée, le suivi asymptotique des trajectoires de référence, ainsi que la minimisation du coût de commande. Des exemplesnumériques en simulation ont illustré l'efficacité des schémas de commande d'ordre fractionnaire développés dans notre travail. Our work focuses on the adaptive and robust fractional order control of industrial processes. We have shown through the application by simulation of a fractional order reference model adaptive control (FOMRAC) strategy on two industrial processes, that the use of the concepts of operators and fractional order systems can considerably improve the performance of control systems, and especially to obtain better robustness with respect to parametric variations, noise, and disturbances. The major contribution of this work is the proposal of three new fractional order adaptive control schemes dedicated to the control systems represented by fract ional order models, based on classic integer order adaptive control schemes. The first developed. FOMRAC scheme is based on an output feedback to control a class of fractional order systems described by a commensurate transfer function, with unknown parameters, and whose relative degree equals the fractional base order. This FOMRAC scheme ensures the asymptotic stability of the closed loop system and the good following of the reference trajectory. The two other introduced control schemes are based on the introduction and the generalization of the concept of online adaptation goal control used in the Tube Model Reference Adaptive Control (TMRAC) for integer systems, to the case of fractional order systems. The two FOTMRAC developed schemes guarantee the closed-loop stability, asymptotic tracking of the reference trajectories, as well as the minimization of the control cost. Numerical simulation examples have illustrate the effectiveness of the fractional order control schemes developed in our work. يرتكز عملنا على التحكم التكيفي والمتين من الدرجة الكسرية للأنظمة الصناعية. لقد أظهرنا من خلال التطبيق بالمحاكاة لاستراتيجية التحكم التكيفي من خلال نموذج مرجعي كسري ((FOMRAC على نظامين صناعيين, أن استخدام مفاهيم المعاملات و الأنظمة الكسرية بإمكانها أن تحسن بشكل كبير أداء أنظمة التحكم و خاصة الحصول على متانة أفضل فيما يتعلق بالتغيرات الوسائطية, الضوضاء و الاضطرابات. الإسهام الرئيسي لهذا العمل هو اقتراح ثلاثة مخططات جديدة للتحكم التكيفي ذات درجة كسرية، و هذا بالاعتماد على المخططات الكلاسيكية للتحكم التكيفي من الدرجة الصحيحة. يعتمد المخطط الأول FOMRAC الذي تم اقتراحه على التغذية المرتدة للمخرج للتحكم في فئة من الأنظمة الكسرية المعرفة بدالة تحويل متناسبة، بمعاملات مجهولة, و درجة نسبية تساوي الدرجة الأساسية الكسرية. يضمن هذا المخطط، الاستقرار المقارب لنظام الحلقة المغلقة, و المتابعة الجيدة للمسار المرجعي. تعتمد مخططات التحكم الأخرى المقترحة على تعميم مفهوم التكييف على الخط لهدف التحكم، المستعمل في التحكم التكيفي باستعمال نموذج مرجعي أنبوبي )التحكم التكيفي عن طريق نموذج مرجعي أنبوبي TMRAC : ) للأنظمة الكاملة, إلى حالة الأنظمة ذات الدرجة الكسرية. تضمن مخططات FOTMRAC المقترحة استقرار الحلقة المغلقة، و التتبع المقارب للمسارات المرجعية, فضلا على تقليل تكلفة التحكم. أوضحت أمثلة المحاكاة العددية فعالية مخططات التحكم ذات الدرجة الكسرية المقترحة في هذا العمل.
Incorporation des nanoparticules d’oxydes métalliques ZnO et SnO2 dans la matrice dusilicium poreux
(Université De Larbi Ben M’hidi Oum EL Bouaghi, 2021) Rahmani, Abdellah; Louardه, Remache
De nos jours, la croissance exponentielle de la demande en dispositifs analytiques permettant une détection fiable, rapide et peu coûteuse, soit en matière de gaz ou de substances de diverses origines (biomédicales, alimentaires, synthétiques,..etc.) ou dans le domaine de la détection de la lumière. Ces dispositifs contribuent au développement important des travaux de recherche sur le sujet des capteurs, des photo-détecteurs et des biocapteurs. Dans ce travail de thèse, on propose d'incorporer des nanoparticules de ZnO et de SnO2 dans la matrice du Silicium poreux. L'étude de l'infiltration de ces nanoparticules dans la matrice est la clé de ce travail de thèse. Pour cela, plusieurs propriétés sont étudiées au cours du processus d'élaboration de ses nanostructures, en revanche, l'amélioration des propriétés morphologiques, structurelles et optiques dans chacune des formes préparées (couche mince ou nanoparticules) est nécessaire pour améliorer les propriétés électriques des détecteurs. Les oxyde métalliques ZnO et SnO2 sont préparés par deux techniques simples et moins coûteuses : pyrolyse par Spray en contrôlant les conditions de dépôt (température du substrat, concentration de la solution de départ…), et la technique Hydrothermale. Le Silicium poreux a été élaboré par anodisation électrochimique, c'est une technique qui permet d'obtenir des échantillons homogènes et reproductibles, la porosité est parfaitement contrôlée par le courant d'anodisation. Après avoir étudié l'effet de la couche de silicium poreux sur les propriétés des oxydes métalliques, des photodétecteurs d'ultraviolets ont été fabriqués de type (métal - semi-conducteur - métal) pour étudier l'effet du silicium poreux sur l'amélioration de la détection des rayons d'ultraviolet en comparant la structure (ZnO/PSi) avec les couches de ZnO déposés sur des substrats de silicium et de verre. Nous avons également pu étudier la purification et la dépollution de l'air intérieur pollué en utilisant les déférents structures fabriquées (PSi/ZnO) par la méthode de spray pyrolyse et la méthode hydrothermale. Nowadays, the exponential growth of the demand for analytical devices providing a reliable, fast and inexpensive detection of gases or substances of various origins (biomedical, food, synthetic, etc.) or in the field of light detection. These devices contribute to the important development of research works on the subject of sensors, photodetectors and biosensors. In this thesis work, we propose to incorporate ZnO and SnO2 nanoparticles in the porous Silicon matrix. The study of the infiltration of these nanoparticles in the matrix is the key of this thesis work. For this purpose, several properties are studied during the elaboration process of these nanostructures, on the other hand, the improvement of morphological, structural and optical properties in each of the prepared forms (thin film or nanoparticles) is necessary to improve the electrical properties of the detectors. The metal oxides ZnO and SnO2 are prepared by two simple and less expensive techniques: Spray pyrolysis by controlling the deposition conditions (substrate temperature, starting solution concentration...), and the Hydrothermal technique. Porous Silicon was elaborated by electrochemical anodization, it is a technique which allows to obtain homogeneous and reproducible samples, the porosity is perfectly controlled by the anodization current. After studying the effect of the porous silicon layer on the properties of the metal oxides, ultraviolet photodetectors of (metal-semiconductor-metal) were fabricated to study the effect of porous silicon on the improvement of the detection of ultraviolet by comparing the (ZnO/PSi) structure with the ZnO layers deposited on silicon and glass substrates. We were also able to study the purification and depollution of polluted indoor air using the different fabricated structures (PSi/ZnO) by the spray pyrolysis method and the hydrothermal method. في الوقت الحاضر، النمو الهائل في الطلب على الأجهزة التحليلية يسمح بالكشف الموثوق به والسريع وغير المكلف، سواء من حيث الكشف عن الغازات أو المواد من أصول مختلفة (الطب الحيوي ، والغذاء ، المواد الاصطناعية ، وما إلى ذلك) أو في مجال الكشف عن الضوء. ساهمت هذه الأجهزة في تطوير العمل البحثي بشكل كبير خاصة في موضوع المستشعرات وأجهزة الكشف عن الصور وأجهزة الاستشعار الحيوية. من خلال هذه الأطروحة، سنتطرق لدراسة دمج جسيمات ZNO و SNO_2 النانوية في مصفوفة السيليكون المسامية. إن دراسة اختراق هذه الجسيمات النانوية إلى المصفوفة هي مفتاح هذا البحث، وعليه فقد تم دراسة العديد من الخصائص أثناء عملية تطوير الهياكل النانوية، ولذلك ، فإن تحسين الخصائص المرفولوجية والبنيوية والبصرية والكهربائية في كل شكل من الأشكال المحضرة (طبقة رقيقة كانت أو جسيمات نانوية) ضروري لتحسين مستوى الخصائص الكهربائية للكاشفات. تم تحضير أكاسيد الفلزات ZNO و SNO_2 بتقنيتين بسيطتين وتكلفة قليلة : الانحلال الحراري بالرش عن طريق التحكم في ظروف الترسيب (درجة حرارة الركيزة ، وتركيز محلول البدء ، وما إلى ذلك) ، والتقنية الهيدروحرارية HYDROTHERMALE)(. تم إنتاج السيليكون المسامي بواسطة التنميش الكهروكيميائي، وهي تقنية تجعل من الممكن الحصول على عينات متجانسة وقابلة للاستنساخ والاعادة، ويتم التحكم في المسامية تمامًا بواسطة تيار التنميش. بعد دراسة تأثير الالخصائص السابقة الذكر تم فبركة حساسات الأشعة البنفسجية (معدن - شبه ناقل ـ معدن) ودراسة تأثير السليكون المسامي على تحسين مستوى إستشعار الأشعة البنفسجية من خلال مقارنته بأكاسيد ZNO المودعة على رقاقات السيلكون والزجاج. تمكنا كذلك من دراسة تنقية وتمحيض الهواء الداخلي الملوث بإستعمال بنية (PSI/ZNO) المفبركة بطريقة الانحلال الحراري (SPRAY) والطريقة الهيدروحرارية(HYDROTHERMALE)
Modélisation Analytique et numérique et controle d'un moteur à reluctance variable de type 6/4
(Université Oum-El-Bouaghi, 2020) Derradji, Ilhem; Rahem, Djamel
L’objectif de ce travail porte essentiellement sur la modélisation et la commande d’un moteur à réluctance variable type 6/4. Pour le dimensionnement et la conception d’une structure d’un MRV type 6/4, une approche numérique-analytique (FEM-EMC) est adoptée. On a élaboré un modèle analytique basé sur les schémas équivalents et le calcul des inductances, qui permet d’obtenir un prédimensionnement en tenant compte d’un cahier de charge. Pour illustrer la variation du champ magnétique dans les différentes parties du moteur, on a recours à l’utilisation d’un modèle numérique basé sur la méthode des éléments finis permettant la résolution des équations différentielles régissant le fonctionnement du MRV. Afin d’améliorer les performances statiques et dynamiques du prototype ainsi dimensionner, on lui applique certaines stratégies de commande : commande vectorielle « FOC », commande directe du couple « DTC » et la commande directe du couple modifiée « DTC modifiée ». Les résultats obtenus montrent une supériorité de la commande DTC modifiée par rapport aux autres commandes particulièrement dans la réduction des ondulations et du temps de réponse. A la fin, pour mieux améliorer et optimiser les caractéristiques du MRV particulièrement le couple (en termes d’ondulations) et la vitesse, on a suggéré d’utiliser une nouvelle technique de commande proche de la réalité et qui propose de remplacer le régulateur PI utilisé dans la commande DTC par un régulateur d’ordre fractionnaire basée sur la fonction de transfert idéale de Bode. Les résultats de simulation de la DTC avec régulateur d’ordre fractionnaire (DTCF) montrent des performances largement satisfaisantes que celles obtenues par la commande DTC avec PI classique (DTCPI). یتركز العمل في ھده الأطروحة علي تحسین أداء و كفاءة محرك دو ممانعة متغیرة نوع 6 الطور دو مستویین، من خلال تحسین خصائصھ الكھرومغناطیسیة و إعطاء لعزمھ دینامیكیة سریعة من دون الحاجة الى اي لاقط میكانیكي على الجزء الدوار. الدراسة تحتوى أساسا على : ** طریقة تحلیلیة تسمح بحساب الأبعاد الھندسیة لماكینة ذات ممانعة متغیرة انطلاقا من دفتر شروط، وھي ترتكز على إستراتیجیة الدوائر المغناطیسیة المكافئة. ** طریقة رقمیة تعتمد على منھج العناصر المنتھیة بواسطتھا ننشأ نموذج للمحرك في الحالة المشبعة ( صیاغة المشكلة .FEMM الكھرومغناطیسیة في مستوى ثنائي البعد ) كما نسھل و نفعل أسلوب المحاكاة . البرنامج المعالج ھو ** عمومیات حول الماكینات ذ وات الممانعة المتغیرة و تاریخھا و كذا الأبحاث الساعیة لتطویر أداءھا و أخیرا المفاھیم الأساسیة لھا . ** تطبیق استراتیجیة التحكم الشعاعي لتدفق التي تسمح لنا الحصول على خصائص مطابقة لخصائص محرك ذو تیار مستمر یتوافق بشكل كبیر مع المتطلبات الصناعیة . لكن بنیة ھدا التحكم تبقي حساسة لتغیر معاملات الآلة و تستوجب وضع لاقط میكانیكي لسرعة . ** تطبیق استراتیجیة التحكم المباشر في تدفق الجزء الساكن و في العزم الكھرو مغناطسیین ، في ھدا التحكم عن طریق اختیار من جدول استبدال لأشعة المموج نستطیع التحكم مباشرة وانفرادیا في التدفق و العزم الكھرومغناطیسي مما یعطى للمحرك صلابة ضد تغیر معاملاتھ و عزم دو دینامیكیة سریعة من دون الحاجة الى اي لاقط میكانیكي . سلبیة ھدا التحكم تكمن فى صعوبة السیطرة على تواتر الاستبدال . ** لأجل تحسین مواصفات التحكم السابق أزحنا قطاعھ الأول وجدولھ الحقیقي ب 30 ، النتائج المحصل علیھ من خلال المحاكاة بینت نقص واضح في معدل تموج التدفق و العزم الكھر ومغناطسیین . ** تطبیق إستراتیجیة جدیدة لتحكم تعتمد على استبدال المعدل التكاملي الكلاسیكي في التحكم المباشر للعزم الكھرو مغناطسي بمعدل تكاملي دو درجة جزئیة مع استعمال حلقة بوبد او دالة بود . نتائج المحاكاة بالسیمیلینك بینت تحسن واضح في خصائص المحرك الكھرومغناطیسیة. The aim of this work is to present a switched reluctance motor 6/4 motor modelling and control. A numerical-analytical (FEM-EMC) approach is applied for modelling and designing the switched reluctance machine type 6/4. The basic dimensions to build the machine are given and the 2D electromagnetic characteristics are accurately predicted. It was found that the flux density waveforms generated by the motor were completely non-sinusoidal and its maximum value varies periodically for aligned and unaligned position for the rotor. To improve the static and dynamic performance of this machine, several techniques are applied for the control. The control of 6/4 SRM is analyzed by the Direct Torque Control techniques. The torque is controlled directly through the control of magnitude of the linkage flux and the change in speed of the stator flux vector. It is seen that the dynamic performances of SRM6/4 are better with modified DTC compared to those found with FOC and classical DTC. The torque and current responses present lower ripple and lower time responses with modified DTC. Finally, a new model is presented on DTC of SRM based on the use of a fractional order controller PIλDμ. The latter use an elementary fractional order integrator as a reference model of the open-loop control system. The simulations results show that the fractional robustness and the efficiency of the fractional order DTC design are better compared to DTC with classic PI controller.
Conception d'un onduleur solaire avec MPPT intégré
(Université Oum-El-Bouaghi, 2019) Amrani, Mohamed Nader; Dib, Abderrahman
L'énergie solaire est l'une des sources les plus prometteuses d'énergies renouvelables qui peuvent être utilisées comme alternative à l'énergie fossile. Parmi ses applications, la production d'électricité à l'aide de panneaux photovoltaïques (PV) a été largement considérée au cours des dernières années en raison de plusieurs avantages. Dans notre travaille, nous nous somme intéressé au contrôle et simulation d’un système photovoltaïque raccordé au réseau électrique. La configuration de ce système comporte un générateur photovoltaïque, connecté à un convertisseur DC-DC, un convertisseur DC-AC pour l’injection l’énergie électrique produite par le GPV au réseau de distribution. Pour un fonctionnement optimal du système, le contrôleur MPPT est appliqué pour la poursuite du point de puissance maximale du système GPV dans des conditions variables d'éclairement. L’électricité produite par GPV est de nature continue. Pour injecter ce courant dans le réseau électrique on doit le transformer en un courant sinusoïdal de 50 Hz, cette transformation s’effectuera par le biais d’un convertisseur appelé Onduleur. Ce dernier doit être doté d’une commande adéquate et judicieusement choisie afin d’avoir une tension compatible avec le réseau et avec le minimum d’harmonique. Les résultats de simulations obtenues sous l’environnement MATLAB- Simulink. Solar energy is one of the most promising sources of renewable energies that can be used as an alternative to fossil energy. Among its applications, electricity generation using photovoltaic (PV) panels has been widely considered during the last years due to several advantages In our work, we were interested in the control and the simulation of a photovoltaic system connected to the electrical grid. The configuration of this system contains a photovoltaic generator, connected to a converter DC-DC, a converted DC-AC for the injection the electrical energy produced by the PVG in the distribution network. For an optimal functioning of the system, the controller MPPT is applied for to tracking the maximum power point of PV systems in varying conditions of illumination.The electricity produced is a continuous process. Where we want to inject this current into the distribution network, it must be transformed into a sinusoidal current of 50 Hz. This transformation will take place through a converter called UPS (inverter). The latter must have an adequate command and judiciously chosen to have a voltage compatible with the network with minimum harmonic distortion.
Commande robuste des convertisseurs DC-DC
(Université Oum-El-Bouaghi, 2017) Ounis, Fateh; Golea, Tahar
La commande des convertisseurs DC-DC constitue un défi pour les techniques de commande moderne. Les variations des paramètres et des grandeurs entrant en jeu fait que les convertisseurs sont des systèmes incertains. Comme exemple, la variation de la charge aurait une incidence sur la constante de temps du circuit de décharge, la variation de la source de tension continue aurait une incidence sur les tensions aux bornes des condensateurs dans le circuit de charge, et les deux variations perturbent la tension de sortie. De plus, une partie de la dynamique du convertisseur (composants parasites) n’est pas prise en compte lors de l’établissement du modèle. La commande robuste constitue un ensemble de techniques fréquentielles développées pour faire face au manque de robustesse exhibé par les techniques classiques, et pour prendre en compte les incertitudes présentent dans toute modélisation. Le présent travail de recherche propose des approches de la commande robuste, à savoir la commande robuste avec sensibilité mixte et la - synthèse, pour résoudre les problèmes précités. Les résultats obtenus indiquent une nette amélioration de la précision et des performances des grandeurs contrôlées, tout en assurant la stabilité, et ceci en dépit des incertitudes et des variations qui The control of DC-DC converters is a challenge for modern control techniques. The variations of parameters and involved quantities mean that the converters are uncertain systems. As an example, the variation of the load would affect the time constant of the discharge circuit, the variation of the DC voltage source would affect the capacitors terminal voltages in the charging circuit, and both variations would disturb the output voltage. Moreover, a part of the converter dynamic (parasitic components) is not taken into account when establishing the model. The robust control constitutes a set of frequency based techniques developed to cope with the lack of robustness exhibited by classical methods and to take into account the uncertainties present in any modeling process. This work proposes robust control approaches, namely robust control with mixed sensitivity and - synthesis, to solve the above problems. The results obtained indicate a clear improvement in the accuracy and performance of the controlled variables, while ensuring stability, despite the uncertainties and variations in the dynamic modeling of DC-DC converters ــــ التحكم في المحولات ذات التيار مستمر ـ مستمر يشكل تحديا لتقنيات التحكم الحديثة. التغيرات في قيم المكونات و التغذية يجعل من المحولات أنظمة غير مؤكدة. وكمثال على ذلك، فإن التغير في قيمة التحميل يؤثر على ثابت زمن دارة التفريغ، و إن التغير في مصدر التوتر المستمر يؤثر على التوتر عبر المكثفات في دوائر الشحن، والتغير في الاثنين يشوش على التوتر في مخرج المحول. و بالإضافة إلى ذلك، لا يؤخذ جزء من ديناميكية المحول (المكونات الطفيلية) في الاعتبار عند إنشاء النموذج. التحكم المتين هو مجموعة من التقنيات في مجال التردد وضعت لمعالجة النقص في المتانة التي أظهرتها التقنيات التقليدية، وللأخذ في الاعتبار عدم التأكد الموجود في أي نمذجة. من أجل حل المشاكل المذكورة أعلاه ، يقدم هذا البحث طرائق مبنية على التحكم المتين بمنهجية الحساسية المختلطة و منهجية التصميم. "µ" و تشير النتائج إلى تحسن واضح في دقة وأداء المتغيرات المتحكم فيها، مع ضمان الاستقرار، وهذا على الرغم من عدم التأكد و التغيرات التي تعاني منها نمذجة المحولات مستمرـ مستمر ___ The control of DC-DC converters is a challenge for modern control techniques. The variations of parameters and involved quantities mean that the converters are uncertain systems. As an example, the variation of the load would affect the time constant of the discharge circuit, the variation of the DC voltage source would affect the capacitors terminal voltages in the charging circuit, and both variations would disturb the output voltage. Moreover, a part of the converter dynamic (parasitic components) is not taken into account when establishing the model. The robust control constitutes a set of frequency based techniques developed to cope with the lack of robustness exhibited by classical methods and to take into account the uncertainties present in any modelling process. This work proposes robust control approaches, namely robust control with mixed sensitivity and µ-synthesis, to solve the above problems. The results obtained indicate a clear improvement in the accuracy and performance of the controlled variables, while ensuring stability, despite the uncertainties and variations in the dynamic modelling of DC-DC converters.
Contribution à la modélisation et à l’optimisation des réseaux de distribution sous incertitudes
(Université Oum El Bouaghi, 2021) Boukaroura, Abdelkader; Slimani, Linda
يزداد الطلب على الطاقة الكهربائية بشكل كبير في العديد من البلدان حول العالم بسبب الزيادة السكانية والتنمية الإقتصادية والأنشطة البشرية. و نظرا لهذا، تسعى الشركات المتخصصة في توزيع الطاقة الكهربائية لتشجيع الإعتماد على مصادرالإنتاج اللامركزي للطاقة و خاصة الطاقات المتجددة في شبكات التوزيع الذكية. ومن أجل تقليل الضياعات في الطاقة الفعالة في شبكات التوزيع وتحسين الجهد وإستقرار الجهد, يجب تحديد بطريقة مثلى الموقع والحجم لتثبيت مصادر الطاقة اللامركزية. في هذه الأطروحة, تم إستخدام خوارزمية اليعسوب من أجل حل هذه المشكلة. هذه الخوارزمية التي تعتبر من الخوارزميات الجديدة المستوحاة من الطبيعة تعتمد في عملها على سلوك السرب الثابت والديناميكي لليعسوب و تتميز ببنيتها البسيطة وقدرتها القوية على البحث وسهولة الإستخدام. في هذا العمل، يتم الإدراج الأمثل لمصادرالطاقة اللامركزية في شبكة التوزيع من حيث الموقع والحجم لهدف واحد (تقليل الضياعات في الطاقة الفعالة) وكذلك لعدة أهداف (تقليل الضياعات في الطاقة الفعالة, تحسين الجهد وإستقرار الجهد). لإثبات أداء خوارزمية اليعسوب, ثلاث شبكات توزيع كهربائية 33 عقدة, 69 عقدة وشبكة التوزيع الجزائرية لمدينة جانات 112 عقدة أستعملت كأنظمة إختبار. تؤكد النتائج التي تم الحصول عليها على نجاعة خوارزمية اليعسوب. The electrical energy demand is increasing dramatically in many countries around the world due to population increasing, economic development and human activities of modern life. Due to this significant demand increasing, electricity distribution companies seek to promotes decentralized production or distributed generation (DG), particularly using renewable sources. In order to reduce active power losses in distribution network and to improve voltage profile and voltage stability, the location and sizing of the DGs should be determined in an optimal way. In this thesis, an optimization algorithm namely dragonfly algorithm (DA) is proposed to solve the DGs allocation problem. The DA algorithm is a new meta-heuristic algorithm based on the static and dynamic swarm behavior of dragonflies. It is characterized by simple structure, strong search ability and easy implementation. In this work, the optimal integration of DGs is carried out for a single objective (minimization of active power losses) as well as for several objectives (minimization of active power losses, improvement of the voltage profile and improvement of the voltage stability). In order to show the effectiveness of the DA algorithm, three distribution networks: IEEE 33-bus, IEEE 69-bus and Algerian-Djanet 112-bus are used. The results confirm the performance of the DA algorithm. La demande d’énergie électrique augmente considérablement dans plusieurs pays du monde en raison d’augmentation de la population, du développement économique et des activités humaines de la vie moderne. En raison de cette augmentation significative de la quantité d’énergie électrique consommée dans les réseaux de distribution, les entreprises de distribution d’électricité cherchent à favoriser la dépendance à la production décentralisée ou distribuée (Distributed Generation (DG)) dans le réseau de distribution intelligent. Afin de réduire les pertes de puissance active dans les réseaux de distribution et d’améliorer le profil de tension et la stabilité de tension, il faut déterminer d'une façon optimale l’emplacement et la taille des DGs. Dans cette thèse un algorithme d’optimisation dit algorithme de libellule (Dragonfly Algorithm(DA)) est utilisé pour résoudre ce problème. L’algorithme DA est un nouvel algorithme méta-heuristique basé sur le comportement en essaim statique et dynamique des libellules. Il est caractérisé par une structure simple, une forte capacité de recherche et une mise en œuvre facile. Dans ce travail, l’insertion optimale de la production décentralisée est effectuée pour un seul objectif (minimisation des pertes de puissance active) ainsi que pour plusieurs objectifs (minimisation des pertes de puissance active, amélioration du profil de tension et amélioration de la stabilité de tension). Afin de démontrer la performance de l'algorithme DA, trois réseaux de distribution IEEE 33 jeux de barres, IEEE 69 jeux de barres et le réseau Algérien-Djanet 112 jeux de barres sont utilisés. Les résultats obtenus confirment la performance de l’algorithme DA.
Implementation of an experimental bench of the predictive control applied on photovoltaic low voltage grid connected system
(Université Oum El Bouaghi, 2021) Remache, Seif El Islam; Barra, Kamel
Photovoltaic power generation systems gain popularity day by day, where photovoltaic energy became the first one used in distributed energy resources. This dissertation focuses on experimental platforms and advanced control algorithms: Finite Set Model Predictive Control. The first research treats in simulations the use of the FS-MPC to photovoltaic systems, and it is applied to stand alone PV systems with two different topologies of DC/DC converters, and to grid-connected systems using AC converters. A PV emulator based on DC/DC buck converter represents the second aspect of this work, where the PV platform experimentations are tested under real climatic conditions. For that, a hybrid MPPT based on MPC and the incremental inductance algorithm was developed in order to extract the maximum of power from the PV emulator. The studied PV grid-tied system is also subject to a proposed predictive control that uses predicted models of the three-cascaded converters, and that allows flexibility to control them simultaneously after minimization of a single cost function. This suppleness gives the possibility to add a minimization of the switching numbers as a fourth term in the cost function. In the third aspect, the research investigates a cascaded predictive algorithm with decoupled active and reactive powers control. The proposed control aims to give more controllability to the system and improve its efficiency. This section's first studied system contains three converters, These lasts are controlled simultaneously with one cost function; the used control strategy provides more robustness to the system by means that the global system can now compensate the undesired reactive power on the grid side without any other regulator and any perturbation in the DC side. The second studied system deals with a standalone PV system with integrated energy storage. The predictive power control algorithm used for it; includes power management. Besides, it assures the battery's charge and discharge cycles with fewer ripples, all depending on the load's demanded power. The both systems are tested experimentally under several conditions. Les systèmes de production de l’énergie photovoltaïque gagnent en popularité de jour en jour, où l'énergie photovoltaïque est devenue la première énergie utilisée dans les ressources énergétiques distribuées. Cette thèse se concentre sur les plates-formes expérimentales et les algorithmes de contrôle avancés tel que la commande prédictive à ensemble fini. La première recherche de ce travail traite en simulation l'utilisation de la FS-MPC appliquée aux systèmes photovoltaïques, autonomes avec deux topologies différentes de convertisseurs DC / DC, et à des systèmes connectés au réseau utilisant des convertisseurs AC. Un émulateur PV basé sur un convertisseur dévolteur DC / DC représente la deuxième contribution de ce travail, où les plateformes PV sont testées expérimentalement et dans des conditions climatiques réelles. Pour cela, un MPPT hybride basé sur l’MPC et l'algorithme incrémentation de l'inductance a été développé afin d'extraire le maximum de puissance de l'émulateur PV. Le système PV lié au réseau étudié est également soumis à une commande prédictive proposée qui utilise des modèles prédits des trois convertisseurs cascadés, et qui permet une flexibilité pour les contrôler simultanément après la minimisation d'une fonction de coût unique. Cette souplesse permet d'ajouter une minimisation des nombres de commutation comme quatrième terme dans la fonction de coût. Dans cette contribution, le travail étudie un algorithme prédictif en cascade avec une commande découplée des puissances actives et réactives. La commande proposée vise à donner plus de contrôlabilité au système et à améliorer son efficacité. Le premier système étudié de cette section contient trois convertisseurs. Ces derniers sont contrôlés simultanément avec une fonction de coût ; la stratégie de commande utilisée fournit plus de robustesse au système où le système global peut maintenant compenser la puissance réactive indésirable côté réseau sans aucun régulateur et aucune perturbation côté DC. Le deuxième système étudié concerne un système PV autonome avec stockage d'énergie intégré. L'algorithme de commande utilisé pour ce système inclut la gestion des puissances. En outre, il assure les cycles de charge et de décharge de la batterie avec moins d'ondulations, tout en fonction de la puissance demandée par la charge. Le système est testé expérimentalement sous plusieurs conditions. تكتسب أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية شعبية يومًا بعد يوم، حيث أصبحت الطاقة الكهروضوئية هي الأولى من حيث الاستخدام في مصادر الطاقة الموزعة. تركز هذه الرسالة على المنصات التجريبية وخوارزميات التحكم المتقدمة: التحكم التنبئي بنموذج المجموعة المحدودة. يعالج البحث الأول محاكاة للأنظمة الكهروضوئية باستخدام FS-MPC، ويتم تطبيقه على الأنظمة الكهروضوئية القائمة بذاتها مع نوعين مختلفتين من محولات التيار المستمر DC / DC، والأنظمة المتصلة بالشبكة باستخدام محولات التيار المتردد AC. يمثل المحاكي الكهروضوئي المستند إلى محول مخفض الجهد DC / DC الجانب الثاني من هذا العمل، حيث يتم اختبار تجارب منصة PV في ظل ظروف مناخية حقيقية. من أجل ذلك، تم تطوير خوارزمية MPPT الهجين على أساس MPC وخوارزمية الحث التزايدي من أجل استخراج أقصى طاقة من محاكي PV. يخضع النظام المرتبط بالشبكة الكهروضوئية المدروسة أيضًا لعنصر تحكم تنبؤي مقترح يستخدم النماذج المتوقعة للمحولات الثلاثة المتتالية، والتي تتيح المرونة للتحكم في هذه المحولات في وقت واحد بعد تقليل دالة التكلفة الفردية. حيث تمنح هاته الليونة إمكانية إضافة تصغير لأرقام التبديل أو لمتوسط التردد كمصطلح رابع في دالة التكلفة. في هذا الجانب، يطرح البحث خوارزمية تنبؤيه متتالية مع التحكم المنفصل في القوى النشطة والتفاعلية. يهدف التحكم المقترح إلى إعطاء مزيد من التحكم في النظام وتحسين كفاءته. يحتوي أول نظام تمت دراسته في هذا القسم على ثلاثة محولات، يتم التحكم في هذه المحولات في وقت واحد مع وظيفة تكلفة واحدة؛ توفر استراتيجية التحكم المستخدمة مزيدًا من المتانة للنظام من خلال أن النظام الكلي يمكنه الآن تعويض الطاقة التفاعلية غير المرغوب فيها على جانب الشبكة دون أي منظم آخر وأي اضطراب في جانب التيار المستمر. النظام الثاني المدروس يتعامل مع نظام PV المستقل والذي يحتوي بذاته على نظام متكامل لتخزين الطاقة. تتضمن خوارزمية التحكم التنبئي للقدرة المستخدمة لهذا النظام إدارة الطاقة المنتجة. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يضمن دورات شحن وتفريغ البطارية مع تموج أقل، وكل ذلك يعتمد على الطاقة المطلوبة بواسطة الحمل. تم اختبار النظام تجريبيا تحت عدة ظروف.
Amélioration des performances du réseau par l’utilisation d’un système FACTS
(Université Oum El Bouaghi, 2021) Belila, Hassen; Boudjerda, N
مع تطور إلكترونيات الطاقة ظهرت الأنظمة المرنة لنقل التيار المتردد (FACTS) و بدأت تلعب دورا هاما في تحسين نوعية الطاقة في الشبكة الكهربائية. الهدف من هذا العمل هو تصميم إستراتيجية للتحكم في الجهد و تدفقات الطاقة التفاعلية باستخدام احد أجهزة FACTS المعروف باسم STATCOM. قمنا أولاً باستخدام عنصر تحكم من النوع التقليدي الخطـــي، ثم استعملنا تقنيــــة تحكم هجينة بين التحكم التقليدي الخطـــي و التحكم غير الخطي المتمثلة في وضع الانزلاق، حيث أثبتت هــذه الأخيرة فعاليتها من حيث وقت الاستجابــــة و كذا الحد من معدل التشــــــوه التوافقي. بالإضافة إلى ذلك، درسنا تأثير إدخال مصدر كهرباء من الطاقة الشمسية في الشبكة الكهربائية على تشغيل STATCOM. لتوصيل مصدر الطاقة الشمسية بالشبكة الكهربائية، استخدمنا محول طاقة إلكترونيًا واحدًا فقط، ألا وهو المحول الثلاثي الطور. من أجل التحكم، استخدمنا وحدة تحكم قوية (وضع الانزلاق) للتحكم في جهد الخروج لاستخراج الطاقة القصوى بواسطة تقنية MPPT-P&O ، بالإضافة إلى التحكم في الطاقة التفاعلية المحقونة في الشبكة. لقد خفف هذا المصدر اللامركزي من أعباء الشبكة بمساهمته في القوة النشطة ، علاوة على ذلك ، ليس له أي تأثير على تشغيل STATCOM، الذي لا يزال أداؤه سليمًا. Suite au développement de l'électronique de puissance, les systèmes de transmission de courant alternatif flexibles (FACTS) ont émergé et ont commencé à jouer un rôle important dans l'amélioration de la qualité de l'énergie du réseau. Le but de ce travail est de concevoir une stratégie de contrôle de la tension et des flux de puissance réactive en utilisant l'un des dispositifs FACTS connu sous le nom de STATCOM. Nous avons d'abord utilisé un contrôle de type PI classique, puis nous avons appliqué un contrôle hybride (contrôle PI classique - contrôle mode glissant), ce dernier a prouvé son efficacité en termes de réduction du taux de distorsion harmonique du courant et de temps de réponse. En outre, nous avons étudié l’effet de l’insertion d’une source photovoltaïque au réseau électrique sur le fonctionnement du STATCOM. Pour la connexion au réseau de la source PV, nous avons utilisé un seul convertisseur électronique de puissance en l'occurrence un onduleur de tension. Pour la commande, nous avons utilisé un contrôleur robuste par mode glissant pour contrôler la tension de sortie afin d'extraire la puissance maximale par la technique MPPT - P&O et contrôler aussi la puissance réactive injectée dans le réseau. Cette source décentralisée a bien soulagé le réseau par son apport en puissance active. De plus elle n’a pratiquement pas d’influence sur le fonctionnement du STATCOM dont les performances restent intactes Following the development of power electronics, flexible alternating current transmission systems (FACTS) have emerged and began to play an important role in improving the quality of Network power. The aim of this work is to design a control strategy for the voltage and the flow of reactive power using one of the FACTS devices known as STATCOM. First, we used a conventional PI type control, then we applied a hybrid control (classic PI control - sliding mode control), the latter proved its effectiveness in terms of both reducing the response time and the harmonic distortion rate. In addition, we studied the effect of the insertion of a photovoltaic source in the electrical network on the operation of STATCOM. For the connection to the grid of the PV

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