Dynamic stability of multimachine power systems: modeling, control, observation and simulation
Stabilité dynamique des systèmes électriques multimachines : modélisation, commande, observation et simulation
Résumé
This thesis is a work of modeling, control, observation and simulation of electrical multimachine power systems. The new aspect is found in the use of stat observer with control to improve electrical multimachine power system behaviour. This subject is a current and interesting especially with the development of distribution networks. New sources, particularly wind generators, located in a cogeneration with other traditional sources in the same network that calls into question its transient and dynamic stability. This thesis focuses on the impact of variable wind speed generator on the stability of multimachine power grid. The wind generator, as a fluctuating source will be presented, in this thesis, as a source of disturbance that influences the dynamic stability of the network. This disturbance is linked directly to the control of the wind generator. The wind generator is based on a variable speed asynchronous machine controlled by flux orientation in the rotor or in the stator. For such a control the total torque measure is indispensable while it is difficult to measure. In this context, a new estimator of the total torque is discussed in order to prepare the control. We compare three types of wind generator; with fixed speed asynchronous generator, with variable speed asynchronous generator controlled in the stator or in the rotor. In this thesis, the linear model of multimachine power system will be obtained for the control application. The model of the wind generator will not be included in the model of the network and the wind generator will be regarded as a passive load. The main objective of this thesis is to improve the dynamic behaviour of the system by static feedback gain. The control and the stat observer will be designed by several very interesting methods including LMI method.
Cette thèse est un travail de modélisation, commande, observation et simulation des systèmes électriques multimachines. L'aspect nouveau est constaté au niveau de l'utilisation de l'observation d'état pour la commande en vue d'améliorer l'amortissement des systèmes électriques multimachines. Ce sujet est un sujet actuel et intéressant surtout avec le développement des réseaux de distribution. Des nouvelles sources, surtout les éoliennes, se trouvent en cogénération avec d'autre sources traditionnelles dans le même réseau ce qui met en question sa stabilité transitoire et dynamique. Cette thèse focalise sur l'impact de l'éolienne à vitesse variable sur le la stabilité du réseau électrique multimachine. L'éolienne, comme une source fluctuante, sera présentée, dans cette thèse, comme une source de perturbation qui influence la stabilité dynamique du réseau. Cette perturbation est liée directement à la commande de l'éolienne. L'éolienne est à machine asynchrone à vitesse variable commandée par orientation du flux statorique ou rotorique. Pour une telle commande la mesure du couple total est indispensable alors qu'il est difficilement mesurable. Dans ce contexte, un nouvel estimateur du couple total est discuté afin d'élaborer la commande. Nous comparerons entre trois types d'éolienne ; à MAS à vitesse fixe, variable et à MADA. Dans cette thèse, le modèle linéaire du système électrique multimachine sera obtenu en vue de la commande. Le modèle de l'éolienne ne sera pas inclus dans le modèle du réseau et l'éolienne sera considérée comme une charge passive. L'objectif final est d'améliorer les comportements dynamiques du système avec une commande par retour d'état statique. La commande et l'observateur d'état seront conçus par plusieurs méthodes très intéressantes parmi lesquelles la méthode LMI.
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