L'étude du régime non-sinusoïdal dans les systèmes électriques
Résumé
This thesis deals with the study, by simulation, of power Systems in non-sinusoidal situations including harmonie pollution effects. First the principal parameters of non-sinusoidal wave shapes and working conditions and some éléments of power theory were reviewed. Novel complementary intégrais and derivatives harmonie distortion factors were proposed as well. Secondly, the modelling of the main types of harmonie sources was studied, either by adapting existing models where possible or by designing new models, such for power converters or TCRs. The linear parts of the System where then treated by the appropriated models or making new proposais (as for power transformers). After evaluating the simulation principles of the power Systems operating in non-sinusoidal conditions, itérative harmonie analysis was selected for localised studies, where its convergence properties were improved. For mil scale system studies, a software program was developed based on the dichotomous method, where the hybrid modelling, in both time and frequency domains, of non-linear éléments is assumed. The results of simulations conducted on the IEEE 14-bus modified test network were used in order to analyse the interactions between the harmonie sources, mainly by using the individual and total harmonie active powers. Finally, the principal types of harmonie pollution effects hâve been studied and detailed for several System constituents.
Dans le cadre de cette thèse on s'est intéressé à l'étude, par simulation, du fonctionnement des systèmes électriques en régime non-sinusoïdal, ainsi qu'aux effets de la pollution harmonique sur les éléments du système. Nous avons tout d'abord révisé les principaux paramètres du régime non-sinusoïdal (en proposant en complément les facteurs de distorsion intégratifs et dérivatifs) et la théorie de la puissance. Ensuite nous avons étudié la modélisation des principaux types de sources d'harmoniques, en adaptant des modèles existants ou en développant de nouveaux (pour les convertisseurs et les TCRs). Nous avons continué avec les éléments linéaires en choisissant parmi leurs modèles ceux appropriés à l'étude du régime non-sinusoïdal ou en proposant des modèles personnels, comme pour les transformateurs de puissance. On a toujours mis en évidence la caractéristique fréquentielle des paramètres des modèles. Après avoir évalué les principes potentiellement utilisables pour la modélisation du fonctionnement du système en régime non-sinusoïdal, nous avons choisi l'analyse harmonique itérative pour des études localisées, dont nous avons amélioré la convergence. Pour les études portant sur l'ensemble du système, nous avons développé un logiciel reposant sur la méthode dichotomique et la représentation hybride (temporelle et fréquentielle) des éléments non-linéaires. Les résultats des simulations réalisées dans le réseau IEEE 14 noeuds modifié, ont été utilisés dans l'analyse des interactions entre les sources harmoniques (principalement à l'aide de la puissance harmonique active totale). Dans la dernière partie, nous avons étudié les principaux types d'effets de la pollution harmonique et nous les avons détaillé pour différentes composantes du système.
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