Les énergies renouvelables se révèlent aujourd’hui, comme sources de production d’électricité vitales, obtenues à partir des gisements inépuisables telle que : « le soleil, le vent, la chaleur de la terre, les chutes d’eau ou encore les marées ».

Vus les progrès technologique ces dernières années, ces formes alternatives de production d’électricité deviennent, pour certaines, compétitives par rapport aux combustibles fossiles en voie de raréfaction (pétrole, gaz, et dans une moindre mesure, charbon et uranium) [1].

L’éolien contribue de façon significative à la production de l’énergie électrique pour certains pays et ce grâce à sa maturité. L’éolien pourrait jouer un rôle clef dans l’évolution de la production d’électricité à base d’EnR œuvrant ainsi à la prévention du changement climatique vus qu’elle n’engendrent pas d’émissions de gaz à effet de serre lors de la production d’électricité.

Toutefois, ce déploiement de la filière éolienne ne va pas sans entrainer des problèmes techniques lies a l’insertion et a la gestion de l’éolien sur le réseau électrique. Entre autres, les difficultés imposées par a variabilité de l’éolien compromettent l’équilibre production-consommation, la qualité de l’énergie et la sureté des réseaux électriques.

Les éoliennes connectées au réseau électrique : 

Aujourd’hui, on peut recenser deux types de famille d’éoliennes raccordées sur les réseaux électriques : les éoliennes à vitesse fixe constituées d’une machine asynchrone à cage d’écureuil et les éoliennes à vitesse variable constituées d’une machine asynchrone à double alimentation (MADA) ou d’une machine synchrone à aimants permanents (MSAP). Ces dernières (MADA et MSAP) sont principalement installées afin d’augmenter la puissance extraite du vent ainsi que pour leurs capacités de réglage [4].

Les éoliennes à vitesse fixe : 

Ce mode de fonctionnement concerne principalement les éoliennes dont la vitesse de rotation est régulée par orientation des pales (pitch control). Généralement, ces éoliennes reposent sur l’utilisation d’une machine asynchrone à cage d’écureuil directement reliée à un réseau d’énergie puissant qui impose sa fréquence (50Hz) aux grandeurs statoriques [4]. Pour assurer un fonctionnement en générateur, il est nécessaire que la vitesse de rotation de la MAS soit au-delà du synchronisme (glissement négatif) [5]. Le système d’orientation des pales (pitch control) maintient alors la vitesse de rotation de la machine constante, entraînée au travers un multiplicateur, avec un glissement inférieur ou égal à 1% [4].

Outre la simplicité de la connexion, cette solution bénéficie des avantages de la machine asynchrone à cage qui est robuste et a l’avantage d’être standardisée et fabriquée en grande quantité.

Les avantages des éoliennes à vitesse fixe utilisant des MAS à cage d’écureuil peuvent se résumer alors dans les points suivants [6]:
➤ Système électrique simple.
➤ Grande fiabilité.
➤ Prix modéré.
Leurs inconvénients majeurs résident en :
➤ Une puissance extraite non optimale: Ce type d’éoliennes n’offre quasiment pas de possibilité de réglage de la puissance générée.
➤ L’absence de gestion de l’énergie réactive par le générateur asynchrone: La connexion directe au réseau d’une génératrice asynchrone nécessite l’ajout de bancs de condensateurs afin de limiter la puissance réactive appelée à ce réseau[6].

Les éoliennes à vitesse variable :

Malgré sa simplicité, le système de fonctionnement à vitesse fixe peut être bruyant, à cause de la modification des caractéristiques aérodynamiques dues à l’orientation des pales, et limite la plage de vitesses de vent exploitable.

Ces deux principaux inconvénients peuvent, en grande partie, être levés grâce à un fonctionnement à vitesse variable qui permet alors de maximiser la puissance extraite du vent [7]. Mais dans ce cas, une connexion directe au réseau n’est plus possible à cause du caractère variable de la fréquence des tensions statoriques. Une interface d’électronique de puissance entre la génératrice et le réseau est alors nécessaire [8].

Cette dernière est classiquement constituée de deux convertisseurs (un redresseur et un onduleur) connectés par l’intermédiaire d’un étage à tension continue [9]. Les avantages de cette configuration sont les suivants [6], [10]:
➤ Augmentation du rendement énergétique.
➤ Réduction des oscillations de couple (Réduction des efforts subis par le multiplicateur de vitesse et les autres parties mécaniques).
➤ Génération d’une puissance électrique d’une meilleure qualité.

L’utilisation de convertisseurs de puissance « complexes » demeure son principal inconvénient. Contrairement aux dispositifs à vitesse fixe qui utilisent presque exclusivement des génératrices asynchrones à cage, les aérogénérateurs à vitesse variable peuvent mettre en œuvre d’autres convertisseurs électromécaniques.