Conception de la commande et analyse de stabilité d'un onduleur photovoltaïque connecté au réseau de distribution

Résumé

Le développement récent des énergies renouvelables a conduit à l’émergence de sources d’énergies décentralisées (DERs). Ces sources, de faible puissance et généralement installées à un niveau local, peuvent être utilisées en support du réseau électrique de distribution, afin de répondre rapidement aux pics de puissance. L’usage de convertisseurs de puissance est requis pour fournir une énergie exploitable, ainsi que pour gérer ses caractéristiques. La connexion des DERs au réseau amène cependant des problématiques nouvelles, principalement en ce qui a trait à la stabilité et à la qualité de l’énergie. La recherche présentée traite de la connexion d’un convertisseur DC/AC (onduleur) monophasé au réseau, permettant à des panneaux photovoltaïques d’y injecter la puissance produite. Plus précisément, il s’agira d’établir la loi de commande du convertisseur en s’assurant de sa stabilité, de la robustesse du contrôle, ainsi que de la qualité de l’énergie produite. Les performances du système conçu devront alors se conformer aux normes et standards en vigueur. Le fait que le convertisseur soit à haute densité (faibles éléments passifs) et que sa fréquence de commutation est très élevé complexifie la conception de sa commande. La modélisation du système sera établie pour pouvoir procéder à une analyse fréquentielle. Puis, la synchronisation du convertisseur au réseau sera assurée par une PLL. Enfin, la stratégie de régulation assurant stabilité et robustesse sera présentée. Une attention particulière sera portée au dimensionnement des éléments de la commande, où nous chercherons à obtenir des valeurs optimales. Pour cela, une nouvelle méthode de dimensionnement est proposée, avec laquelle il est possible pour un utilisateur de fixer de nouvelles valeurs rapidement, et de connaitre dans la foulée leurs effets de manière quantitative sur le comportement du système. Celui-ci sera testé et validé en simulation. Les résultats montrent que son comportement est conforme au standard IEEE-1547 prédominant en Amérique du Nord. Le convertisseur est capable d’opérer dans des conditions anormales de tension et de fréquence, sa réponse en condition de faute est rapide, et le régime permanent ne souffre d’aucune erreur statique. Finalement, nous étudierons la compensation harmonique du système dans le cas d’un réseau pollué, compensation qui sera assurée pour un dimensionnement spécifique.

Date	12 août 2019
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Handy Fortin Blanchette (Directeur(-trice))