Design and simulation of a single-phase inverter with grid support functions

Résumé

En réponse aux objectifs ambitieux de décarbonisation fixés à l’échelle mondiale, des efforts substantiels sont déployés afin d’électrifier de nombreux secteurs, y compris les transports, ce qui entraîne une forte augmentation de la demande en électricité. De plus, l’utilisation de combustibles fossiles comme source de production d’électricité doit également diminuer afin d’atteindre ces objectifs. Par conséquent, un nombre considérable de sources d’énergie renouvelables à zéro-émission nette de carbone sont intégrées chaque année au système électrique, dont beaucoup sont connectées via des convertisseurs à électronique de puissance. Les ressources basées sur les onduleurs comme le photovoltaïque, l’éolien et le stockage par batteries présentent de nombreux défis pour la conduite et la stabilité du réseau électrique, à tous les niveaux de tension. Pour être en mesure de palier aux impacts de la pénétration croissante de ces ressources sur le réseau, plusieurs normes d’interconnexion et des procédures de test ont été développés dans les dernières années. Dans ce contexte, la recherche présentée dans ce mémoire porte sur un onduleur monophasé connecté au réseau basse tension pour l’interconnexion de ressources photovoltaïques à l’échelle résidentielle. Plus précisément, l’objectif est d’étudier et de concevoir un onduleur qui fournira une réponse dynamique rapide et robuste en plus d’une bonne qualité de l’onde pour une large gamme de conditions de fonctionnement. De plus, l’onduleur devra également contribuer à la stabilité du réseau grâce à l’implémentation de fonctions avancées. La théorie sous-jacente aux composants du système sera présentée et les modèles mathématiques de ces derniers seront utilisés afin de développer des procédures de conception pour le filtre de sortie et le contrôleur de courant. Le mécanisme de synchronisation au réseau et les fonctions de support avancées seront également présentés en détails. En plus de l’analyse théorique, chaque composant et le système complet seront modélisés et simulés dans l’environnement Matlab/Simulink afin de valider leurs performances. Les résultats de simulation démontreront que l’onduleur conçu respecte avec succès les critères susmentionnés.

Date	31 mai 2023
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Handy Fortin Blanchette (Directeur(-trice))