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Étude des systèmes éoliens raccordés au réseau électrique à l'aide de convertisseurs multiniveaux

Missanda Mavoungou, Arsène (2014). Étude des systèmes éoliens raccordés au réseau électrique à l'aide de convertisseurs multiniveaux. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce projet de maitrise a consisté à assurer l’écoulement de puissance de l’éolienne à vitesse variable vers le réseau électrique via une interface d’EP de type NPC à trois niveaux afin de repousser les limites que présente celle à deux niveaux. Pour ce faire, nous avons d’une part modélisé chaque sous-système constituant le système étudié à des fins de commande. Cette modélisation a permis à l’aide des lois de Kirchhoff et de la transformation de Park d’obtenir deux modèles d’état moyen non-linéaire dans le plan synchrone (dqo), traduisant la dynamique de chaque sous-système. Il est important de noter que la modélisation du sous-système 2 a conduit à proposer une version améliorée du modèle d’état dans le plan synchrone par rapport à celui que nous propose la littérature pour le même système, puis d’autre part nous avons conçu et appliqué la commande basée sur la linéarisation entrée-sortie à chaque sous-système pour :

• réguler la vitesse de rotation de cette machine afin d’extraire le maximum de puissance produite;
• dépolluer le réseau électrique;
• compenser la puissance réactive;
• assurer un fonctionnement à facteur de puissance unitaire.

Enfin, au regard de nos résultats de simulation chaque commande non-linéaire appliquée au sous-système 1 et 2 fonctionne comme l’on souhaitait et admet de bonnes performances. En effet, avec cette commande on arrive à avoir des courants coté réseau sinusoïdaux et un courant du neutre pratiquement nul et ce malgré la présence d’une charge non-linéaire déséquilibrée variable. De plus, grâce à cette commande l’interface d’EP de type NPC à trois niveaux fonctionne comme un système non-polluant.

Ainsi, c’est fort du bon fonctionnement de cette commande que nous somme arrivé non seulement à écouler la puissance fournie par cette source d’énergie renouvelable vers ce réseau, mais aussi à aider ce dernier à satisfaire aux besoins en énergie d’une charge.

Résumé traduit

This project was to study the power flow generated by the wind turbine at variable speed to the grid via a power electronics interface type NPC three levels. To do this, we firstly should model each subsystem constituting the system studied for control purposes. This system is modeled using Kirchhoff's laws and Park transformation to obtain two non-linear models in dqo synchronous reference frame, which reflects the dynamics of each subsystem. It is important to note that the modeling subsystem 2 has led to propose an improved state model in dq0 synchronous reference frame relative to one proposed in literature for the same system, and secondly we have applied the input output linearization control technique to control each parameter given below:

• speed regulation of the machine in order to extract the maximum output power;
• grid harmonics cancelation;
• reactive power compensation;
• compensation of unbalanced load.

Finally, for validation, the complete system is implemented with each nonlinear control applied to both subsystem 1 and 2, the simulation results show good performances for steady state and dynamic operations. Indeed, the grid current is sinusoidal and in phase with the grid voltage and the neutral current is forced to zero despite the presence of unbalanced non-linear load. In addition, using three-level NPC converter function is acting as non-polluting converter.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie électrique". Bibliographie : pages 131-133.
Mots-clés libres: Systèmes de conversion de l'énergie éolienne. Convertisseurs électriques Modèles mathématiques. Réseaux électriques non linéaires. convertisseur multiniveau npc éolienne à vitesse variable génératrice à double alimentation, convertisseur multiniveaux NPC à trois niveaux, commande non-linéaire au sens entrée-sortie, filtre actif
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Al-Haddad, Kamal
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Hamadi, Abdelhamid
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 02 avr. 2014 19:21
Dernière modification: 14 mars 2017 00:48
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1293

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