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Commande d’un convertisseur DC/AC basé sur un générateur synchrone virtuel

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Lamalle, Thomas (2020). Commande d’un convertisseur DC/AC basé sur un générateur synchrone virtuel. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

En réponse aux changements climatiques, de nouvelles unités de production émergent. Les générateurs synchrones, autrefois majoritaires, prennent place aux côtés de sources d’énergie renouvelable intermittentes, comme les panneaux photovoltaïques et les éoliennes. Ces nouvelles sources d’énergie sont connectées au réseau par des convertisseurs électroniques, qui ne possèdent pas de masse en rotation. De ce fait, l’inertie globale du réseau diminue, ce qui peut créer des instabilités voire des déconnexions massives de charges. Des études ont proposé des technologies de commande d’onduleur afin de pallier ce défaut. L’objectif de ce mémoire est de simuler et d’évaluer un modèle de générateur synchrone virtuel (VSG), dont le but est l’ajout d’inertie artificielle. Une amélioration de la commande incluant une inertie dynamique est proposée. Cette étude cherche aussi à mesurer à quel point cette technologie est fonctionnelle et quelles sont ses limites. Après avoir passé en revue la littérature à ce sujet, un modèle de VSG a été simulé et testé, à l’aide du logiciel Matlab/Simulink. Ce modèle a aussi été connecté en parallèle avec un générateur synchrone pour étudier son fonctionnement dans un réseau. De plus, ce système a été comparé à deux machines synchrones en parallèle et à une commande plus simple d’onduleur. D’autre part, l’influence de différents paramètres du modèle a aussi été étudiée. Les résultats montrent que la commande d’un onduleur par VSG permet de lisser la courbe de fréquence et de réduire son taux de variations. Enfin, une amélioration de la commande permet de prendre en compte le taux de variation de la fréquence et l’état de charge de la batterie dans la consigne du moment d’inertie. Pour de futures recherches, des essais réels seront nécessaires. La possibilité d’une coordination d’une commande VSG et d’une commande MPPT serait aussi pertinente.

Titre traduit

Command of DC/AC converter based on virtual synchronous generator

Résumé traduit

In response to climate change, new production units are emerging. Synchronous generators, once predominant, are taking their place alongside renewable and intermittent energies, such as photovoltaic panels and wind turbines. These new energy sources are connected to the grid by electronic converters, which have no rotating mass. As a result, the overall inertia of the grid decreases, which can create instability and even massive load shedding. Studies have proposed inverter control technologies to overcome this defect. The objective of this thesis is to simulate and evaluate a virtual synchronous generator (VSG) model, whose purpose is to add artificial inertia. An improvement of the control including dynamic inertia is proposed. This study also seeks to measure how functional this technology is and what its limitations are. After reviewing the literature on this topic, a VSG model was simulated and tested, using Matlab/Simulink software. It was also connected in parallel with a synchronous generator to study its operation in a network. In addition, this system was compared with two synchronous machines in parallel and a simpler inverter control. On the other hand, the influence of different parameters of the model was also studied. The results show that controlling an inverter with VSG makes it possible to smooth the frequency curve and reduce its rate of change. Finally, an improvement in the control allows the rate of change of the frequency and the state of charge of the battery to be taken into account in the moment of inertia setpoint. For future research, real tests will be necessary. The possibility of coordinating a VSG control and a MPPT control would also be relevant.

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 (pages 65-67).
Mots-clés libres: VSG, inertie virtuelle, stabilité en fréquence, commande onduleur, inertie dynamique
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Fortin Blanchette, Handy
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 08 sept. 2020 15:07
Dernière modification: 08 sept. 2020 15:07
URI: https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2537

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