Simulation temps-réel des dispositifs d'Electronique de Puissance dédiés aux réseaux d'énergie électrique
Résumé
In the actual political and economical context, the power electronics
devices have a growing place in the power systems. Many applications of these systems are
dedicated to the voltage control, the power quality and the power producers connection... The
power electronics devices are often included in a more complex system, for instance : a
production unit, an energy storage device, energy production sources using various control
levels... Therefore interactions can occur between these components and the power system.
Thus, a particular attention must be paid to study these systems in the power system
environment. As response, real-time simulators have been developed and used for
prototyping, degraded mode analysis, control algorithms validation... However, despite the
real-time simulators advantages for equipment testing, the real-time simulation of power
electronics devices remains hazardous. Considering that, innovative solutions have been
developed in the present thesis. To validate the theory, a real-time experimental benchmark
has been conceived for tests of power electronics controllers generating pulse width
modulation. Moreover, power equipments tests have also been performed using real-time
hybrid simulations.
devices have a growing place in the power systems. Many applications of these systems are
dedicated to the voltage control, the power quality and the power producers connection... The
power electronics devices are often included in a more complex system, for instance : a
production unit, an energy storage device, energy production sources using various control
levels... Therefore interactions can occur between these components and the power system.
Thus, a particular attention must be paid to study these systems in the power system
environment. As response, real-time simulators have been developed and used for
prototyping, degraded mode analysis, control algorithms validation... However, despite the
real-time simulators advantages for equipment testing, the real-time simulation of power
electronics devices remains hazardous. Considering that, innovative solutions have been
developed in the present thesis. To validate the theory, a real-time experimental benchmark
has been conceived for tests of power electronics controllers generating pulse width
modulation. Moreover, power equipments tests have also been performed using real-time
hybrid simulations.
Dans le contexte politique et économique actuel, les dispositifs à base
d'électronique de puissance occupent une place grandissante dans les réseaux électriques pour
le réglage de tension, la qualité d'énergie et l'interfaçage des producteurs pour ne citer que
ces applications. Le système à base d'électronique de puissance vit dans un dispositif plus
complexe pouvant être constitué par exemple d'un groupe de production, d'un système de
stockage d'énergie, d'une ou plusieurs source primaire énergie et de différents niveaux de
contrôle. Tous ces composants interagissent avec le réseau et les perturbations agissent dans
les deux sens. Il est donc nécessaire de bien étudier ces systèmes et ce, dans leur
environnement réseau. Des simulateurs temps-réel ont été ainsi développés et utilisés pour le
prototypage, l'analyse de modes dégradés, la validation d'algorithmes de contrôle...
Cependant, si ces simulateurs présentent des avantages indéniables pour le test d'équipements
physiques, la simulation en temps-réel des dispositifs à base d'électronique de puissance
demeure très problématique. A cet effet, des méthodes novatrices ont été élaborées dans cette
thèse et un banc expérimental a été conçu et réalisé pour tester des contrôleurs de systèmes
d'électronique de puissance à modulation de largeur d'impulsions. De plus, afin de pouvoir
tester des équipements de puissance, des simulations temps-réel hybrides ont été également réalisées.
d'électronique de puissance occupent une place grandissante dans les réseaux électriques pour
le réglage de tension, la qualité d'énergie et l'interfaçage des producteurs pour ne citer que
ces applications. Le système à base d'électronique de puissance vit dans un dispositif plus
complexe pouvant être constitué par exemple d'un groupe de production, d'un système de
stockage d'énergie, d'une ou plusieurs source primaire énergie et de différents niveaux de
contrôle. Tous ces composants interagissent avec le réseau et les perturbations agissent dans
les deux sens. Il est donc nécessaire de bien étudier ces systèmes et ce, dans leur
environnement réseau. Des simulateurs temps-réel ont été ainsi développés et utilisés pour le
prototypage, l'analyse de modes dégradés, la validation d'algorithmes de contrôle...
Cependant, si ces simulateurs présentent des avantages indéniables pour le test d'équipements
physiques, la simulation en temps-réel des dispositifs à base d'électronique de puissance
demeure très problématique. A cet effet, des méthodes novatrices ont été élaborées dans cette
thèse et un banc expérimental a été conçu et réalisé pour tester des contrôleurs de systèmes
d'électronique de puissance à modulation de largeur d'impulsions. De plus, afin de pouvoir
tester des équipements de puissance, des simulations temps-réel hybrides ont été également réalisées.
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