MULTILEVEL CONVERTERS CONTRIBUTION TO THE GRID CONNECTION OF THE WIND POWER PRODUCTION

CONTRIBUTION DES CONVERTISSEURS MULTINIVEAUX AU RACCORDEMENT DE LA PRODUCTION D'ORIGINE EOLIENNE SUR UN RESEAU ELECTRIQUE

Omar Bouhali (1, 2)

1 L2EP - Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique de Puissance - ULR 2697
2 LCP - Laboratoire de Commande des Processus (LCP)

This work deals with the evaluation of the possibilities which offer the multilevel converters for the connection of a wind generation system including a storage system. First of all, modeling and control of the connection are given. Classically, the grid converter is controlled to regulate the intermediate continuous bus. The use of a NPC converter topology requires the balancing of the DC-bus voltage. A solution based on the redundant configurations is proposed. Then, the modeling and the control of a three-phase multilevel inverter are presented by extending the presented concepts, which are established by using the vectorial mathematical tools. The storage unit is used to control the continuous bus and consequently compensate the fluctuations of the wind power. The energy supervision of the association of both sources is presented and the operation range is given. Various possibilities of the connection of both sources are proposed and evaluated. Experimental validations are given. Finally, the use of a converter using four series capacitors in the DC-bus is developed for the multi source system connections. Various possibilities of connection on this continuous bus are investigated. The supervision system of the powers for each case is also given.

L'objectif de ce travail a été d'évaluer les possibilités des convertisseurs multi niveaux pour le raccordement de systèmes de génération d'éolienne intégrant un système de stockage. La modélisation et la commande du raccordement d'une source ont été étudiées ; le convertisseur utilisé pour réaliser la connexion au réseau est contrôlé afin de réguler le bus continu intermédiaire. Cette utilisation de convertisseur de topologie NPC exige l'équilibrage du bus continu. Une solution basée sur l'utilisation des configurations redondantes est proposée. Ensuite, la généralisation pour la modélisation et la commande d'un onduleur triphasé multi niveaux est développée avec l'utilisation d'unité de stockage pour réguler le bus continu et compenser les fluctuations de puissance de l'éolienne. La supervision énergétique de cette association de deux sources est réalisée et le domaine de fonctionnement est déterminé. Différentes possibilités de connexion de ces deux sources sont développées et évaluées expérimentalement. Enfin, l'utilisation d'un convertisseur utilisant quatre condensateurs en série pour le bus continu est analysée pour le raccordement d'un système multi sources. Diverses possibilités de raccordement sur ce bus continu sont abordées et le système de supervision des puissances nécessaire pour chaque cas est présenté.

Mots clés: multilevel converters; wind power; storage system; grid connection; power control; multi sources system.

Mots clés: convertisseurs multiniveaux; énergie éolienne; système de stockage; connexion au réseau; contrôle des puissances transitées; supervision; système multi sources; supervision.

Domaines: Autre

Omar Bouhali. CONTRIBUTION DES CONVERTISSEURS MULTINIVEAUX AU RACCORDEMENT DE LA PRODUCTION D'ORIGINE EOLIENNE SUR UN RESEAU ELECTRIQUE. Autre. Ecole Centrale de Lille, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00152745⟩