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Amélioration des performances des réseaux autonomes hybrides dans le nord du Québec

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Hamzaoui, Oumaima (2020). Amélioration des performances des réseaux autonomes hybrides dans le nord du Québec. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Jusqu’à présent, la majorité des communautés isolées au Canada sont alimentées exclusivement par des générateurs diesel. Cette source de production présente plusieurs inconvénients tels que l’émission de gaz à effet de serre, le prix des combustibles ainsi que la pollution. L’emplacement des sites isolés ainsi que leurs caractéristiques géographiques et climatiques justifient leur isolation du réseau principale. Malgré ces inconvénients, le générateur diesel a été le plus utilisé compte tenu de sa disponibilité et de sa fiabilité. Ainsi la combinaison des sources d’énergies renouvelables avec le générateur diesel aurait un impact positif sur l’environnement et le coût de la production de l’énergie. Néanmoins, cette solution nécessite des algorithmes de contrôle assez sophistiqués, car les différentes sources d’énergie fonctionnent en parallèle. Dans ce travail, le système étudié se compose de deux générateurs diesel, une batterie et un panneau photovoltaïque. Une stratégie de partage de puissance entre deux générateurs diesel fonctionnant en parallèle est améliorée pour assurer le bon fonctionnement du système dans le cas de défaut dans la partie DC du système. Un contrôle centralisé a été utilisé, pour atteindre de hautes performances de gestion de l’énergie tout en assurant la régulation de la tension et de la fréquence ainsi que la compensation des harmoniques aux points de raccordement. Une séquence de démarrage a été développée pour superviser le partage de puissance entre les deux générateurs diesel. Ce superviseur a pour but de prolonger la durée de vie des deux machines et gérer le partage de puissance entre les deux générateurs. Le système composé de deux générateurs diesel avec des batteries a été étudié dans le cas d’absence de source d’énergie renouvelable. Cette topologie est renforcée par l’ajout des panneaux photovoltaïques aux deux générateurs diesel et les batteries. Certes que les générateurs diesel ont beaucoup d’inconvénients, néanmoins leurs présences dans le système hybride isolé sont indispensables en raison de leurs continuités de production. Un algorithme de contrôle a été développé avec l’algorithme Stateflow pour gérer l’écoulement de puissance entre les différents éléments du système, tout en réduisant l’utilisation des générateurs diesel. L’extraction de la puissance maximale du panneau photovoltaïque et assurée par la méthode MPPT. La régulation du bus DC et de la fréquence au point de raccordement PCC est assurée par le convertisseur hacheur-élévateur associé à la batterie. Un nouveau contrôle a été proposé pour l’onduleur pour compenser les harmoniques et dépolluer le courant et la tension du générateur diesel tout en assurant la régulation de la tension au point de raccordement PCC. La performance du système proposé a été testée et validée en utilisant MATLAB/SIMULINK.

Résumé traduit

Until today, the majority of isolated communities in Canada are powered exclusively by diesel generators. This source of production has several disadvantages, such as emissions of greenhouse gases, fuel prices and pollution. The location of these sites and their geographical and climatic characteristics justify their isolation from the main network. Despite these disadvantages, the diesel generator was mostly used because of its availability and reliability. Thus the combination of renewable energy sources with the diesel generator would have a positive impact on the environment, and the cost of producing energy. Nevertheless, this solution requires rather sophisticated control algorithms because the different energy sources operate in parallel. Thus, in this work, the studied system consists of two diesel generators, batteries and a photovoltaic panel. A power-sharing strategy between two diesel generators operating in parallel is improved to ensure the proper functioning of the system in case of a fault in the DC side of the system. Centralized control has been used in this work to achieve high energy management performance while controlling the voltage and frequency. A start sequence was developed at first to supervise power sharing between the two diesel generators. This supervisor aims to extend the life of both machines. The studied system composed of two diesel generators with batteries was studied in the case of absence of renewable energy source. This topology is reinforced by the addition of photovoltaic panels of the two diesel generators and the batteries. A control algorithm has been developed with the Stateflow algorithm to manage the flow of power between the different elements of the system while reducing the use of generators. Extraction of the maximum power of the photovoltaic panel is assured by the MPPT method. The regulation of the DC bus and the frequency is ensured by the Boost converter associated with the battery. A new control has been proposed to compensate the harmonics while ensuring the regulation of the voltage at the point of connection PCC by interfacing the DC/AC inverter. The performance of the proposed system has been tested and validated using MATLAB / SIMULINK.

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 avec mémoire en génie électrique." Comprend des références bibliographiques (107-111).
Mots-clés libres: énergies renouvelables, système hybride, réseau autonome, synchronisation, partage de puissance, contrôle centralisé
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Chandra, Ambrish
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 30 juill. 2020 18:06
Dernière modification: 30 juill. 2020 18:08
URI: https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2519

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