Study of the Impact of Power Converters Equipped with LC-LCL filters interfacing renewable energy sources to the grid

Résumé

La demande et la variété de convertisseurs de puissance d’interface avec des sources d'énergie renouvelables n'ont cessé d'augmenter ces dernières années, présentant de nouveaux défis pour le réseau électrique centralisé actuel. Le micro-réseau est une nouvelle alternative qui permet d'augmenter le taux de pénétration de ces énergies renouvelables (éolien et photovoltaïque, etc.) et qui permet d'améliorer la qualité de l'énergie électrique. Cependant, la pénétration croissante des systèmes de générateurs distribués DGs peut poser des problèmes de flux d'énergie inversé, de fluctuations de tension et d'autres problèmes aux réseaux de distribution. La stabilité du micro-réseau est influencée par les variations de charges, la puissance produite par les sources d'énergie renouvelables et aussi la transition entre le mode connecté au réseau et en mode îlot, les instabilités sont liées au fait que la puissance d'écoulement dans ce type du réseau est bidirectionnelle. De plus, les fluctuations de puissance générées par les sources d'énergie renouvelables dans les MGs nécessitent un contrôle coordonné des DGs, ce qui permet un fonctionnement plus stable des MGs. Ainsi, la fiabilité et la stabilité deviennent des préoccupations majeures dans un micro-réseau. Les générateurs distribués sont équipés d'un filtre LC-LCL pour produire une meilleure qualité de puissance tout en le soulageant pour la compensation de la puissance réactive et l'élimination des harmoniques. Dans le cadre de cette thèse de doctorat, un contrôle local d'un générateur distribué connecté aux charges et au réseau via un filtre LCL au moyen d'un contrôle optimal doté d'un amortissement actif basé sur le contrôle LQR a été proposé. De plus, cette commande proposée prend en compte la perturbation et le suivi d'un modèle de référence souhaité afin de garantir la stabilité et la robustesse du générateur distribué. Les contrôleurs ont été implémentés en temps réel avec dsPACE. Deux applications ont été faites, la première est un générateur distribué connecté au réseau via un filtre LCL (PUC5-LCL). La deuxième application est un SPV-APF-LCL multifonctionnel a un seul étage conçu pour obtenir un fonctionnement optimal multifonctionnel pour une alimentation électrique résidentielle. Afin d'améliorer le partage de puissance entre les générateurs distribués dans un micro-réseau, une nouvelle commande de statisme dans le contrôle primaire a été proposée pour maintenir la tension et la fréquence du micro-réseau constantes. Ce contrôle de statisme est basé sur une boucle de contrôle supplémentaire (stabilisateur) ajoutée dans le contrôle de statisme conventionnel et qui est appliqué à plusieurs convertisseurs en interface avec des sources d'énergie renouvelables, connectés en parallèle sur le bus AC. L'application de micro-réseau avec le contrôle de statisme proposé a été implémentée en temps réel à l'aide de dsPACE et RT-LAB. L'application de ses commandes implique la modélisation de ces systèmes complets ainsi que la conception des régulateurs appropriés pour faire face aux problèmes de résonances et d'instabilités ainsi que la bonne qualité de transfert d'énergie et de bonnes performances de partage de puissance. Toutes les études théoriques sont entièrement validées par simulation et expérimentation.

Date	12 juin 2021
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Kamal Al-Haddad (Directeur(-trice))