Couplage Onduleurs Photovoltaïques et Réseau, aspects contrôle

THÈSE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE GRENOBLE
Spécialité : Génie Electrique
Arrêté ministériel : 7 août 2006
Présentée par
Thi Minh Chau LE
Thèse dirigée par Tuan TRAN-QUOC et Seddik BACHA
préparée au sein du Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble
dans l'École Doctorale Electronique, Electrotechnique,
Automatique & Traitement du signal
Couplage Onduleurs
Photovoltaïques et Réseau,
aspects contrôle/commande et
rejet de perturbations
Thèse soutenue publiquement le 25 Janvier 2012
devant le jury composé de :
M. Cristian NICHITA
Professeur de l’Université du Havre, Président
M. Mohamed El Hachemi BENBOUZID
Professeur de l’IUT de Brest - Université de Bretagne Occidentale, Rapporteur
M. Bruno FRANCOIS
Professeur de l’Ecole Centrale de Lille, Rapporteur
M. Christophe KIENY
GIE-IDEA, Membre
M. Tuan TRAN-QUOC
CEA/INES, Directeur de thèse
M. Seddik BACHA
Professeur de l’Université Joseph Fourier Grenoble, Directeur de thèse
M. Lambert PIERRAT
Université Joseph Fourier Grenoble, Invité

Remerciements
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Remerciements
Cette thèse a été effectuée au sein du Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble et
Groupement d'intérêt Economique IDEA (Inventer la Distribution Electrique de l'Avenir)
réunissant l'INPG (par le Laboratoire G2Elab), Electricité de France et Schneider Electric dans
le cadre d’un projet de l’ADEME (Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie)
Je tiens tout d’abord à remercier vivement aux membres du jury de l’intérêt qu’ils sont portés
à ce travail
Monsieur Cristian NICHITA, Professeur de l’Université du Havre, pour m’avoir fait
l’honneur de présider le jury de thèse.
Monsieur Mohamed El Hachemi BENBOUZID, Professeur de l’IUT de Brest -
Université de Bretagne Occidentale et Monsieur Bruno FRANCOIS, Professeur de l’Ecole
Centrale de Lille, pour avoir accepté d’être rapporteur de ma thèse, dont les remarques
pertinentes auront permis de clarifier certains aspects des travaux.
Monsieur Lambert PIERRAT, pour avoir accepté d’être jury invité de ma thèse et
pour ses conseils et ses remarques.
Je remercie sincèrement Monsieur Seddik BACHA (Chef de l’équipe SYREL), mon directeur
de thèse, pour avoir accepté de diriger ma thèse tout en m'apportant de précieux conseils et
beaucoup d’encouragements tout au long de mon travail.
J’adresse mes meilleurs sentiments à Monsieur Tuan TRAN-QUOC, Habilité à Diriger des
Recherches, mon « co-directeur » de thèse, tout d’abord pour m’avoir offert ce sujet de thèse
à la fois très intéressant et ambitieux. Je tiens à le remercier pour avoir dirigé mes travaux de
thèse, pour ses compétences, sa disponibilité, sa bonne humeur et son amitié. Sa
connaissance et ses idées ont apporté des améliorations importantes à ce travail. Je voudrais
exprimer mes remerciements particuliers pour son soutien et pour son aide précieuse
pendant tous les quatre années des études doctorales et M2R en France.
Je souhaite ensuite remercier chaleureusement Monsieur Christophe Kieny, Directeur
adjoints de GIE-IDEA, pour avoir accepté d’être jury de ma thèse et pour ses remarques, ses
questions pertinentes, avisées et constructives pendant mon travail. Je tiens à remercier
également les correspondances de ce projet, Messieurs Philippe CABANAC et Sébatien
GRENARD de EDF, David GOULIELMAKIS de Schneider, pour les nombreuses discussions,
conseils, remarques et suggestion expertes et avisées que nous avons eu pendant la thèse lors
des réunions de travail, et aussi pour leurs corrections de mes rapports industriels et de ma
rédaction.

Remerciements
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Je voudrais aussi remercier :
Messieurs James ROUDET, Olivier LESAINT et Yves MARECHAL du Laboratoire de Génie
Electrique de Grenoble ; M Gérard MEUNIER, directeur de la formation doctorale pour
m'avoir accueilli au sein du laboratoire.
Monsieur Nouredine Hadjsaid, Professeur à l'INP Grenoble, Directeur de GIE- IDEA, pour
m’avoir accueilli au sein du GIE.
Les administratifs, les secrétaires, les techniciens, le service informatique à côté du labo et à
côté du GIE-IDEA : Martin Florence, Laur Julie pour leur aide, leur gentillesse et leur amitié.
Tous mes amis du labo et en particulier de l'équipe SYREL pour avoir créé une bonne
ambiance de travail et pour leur amitié.
Mes remerciements s'adressent aussi à tous mes amis vietnamiens, d’ici et d’ailleurs :
Cảm ơn các anh chị em A3EG, QNDN+ và AEVG đã luôn luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ mình
trong thời gian qua. Anh chị em đã cho mình sống lại thời sinh viên với những buổi tụ tập ẩm thực
vui vẻ cũng như các hoạt động thể thao, văn hóa-văn nghệ bổ ích. Thời gian sống và làm việc ở đây
cùng mọi người sẽ mãi là một chuỗi những kỷ niệm mà mình chắc chắn không thể nào quên.
Cháu xin gửi lời cảm ơn đến gia đình chú Tuấn cô Phương, đã giúp đỡ vợ chồng cháu rất nhiều trong
thời gian qua. Cô chú như một gia đình thứ hai, khuyên nhủ và chỉ bảo cho chúng cháu rất nhiều điều
trong khoa học cũng như trong cuộc sống.
Mes derniers mots iront à ma famille, qui m’a continuellement soutenu.
Cuối cùng nhưng là quan trọng nhất : Cảm ơn Ba đã luôn có những định hướng đúng đắn giúp con
thành công như ngày hôm nay, Ba luôn là tấm gương sáng về đạo đức và học tập mà con noi theo.
Cảm ơn Mẹ đã luôn luôn bên cạnh, tin tưởng động viên con và dành tất cả mọi thứ tốt đẹp nhất cho
con. Cảm ơn Tin lùn đã luôn động viên Khuê. Cảm ơn Bố Sơn, Mẹ Loan, gia đình cu Ty đã luôn động
viên và yêu thương con. Cảm ơn Sò yêu, đã chia sẻ những khó khăn và đồng hành với em trong suốt
thời gian qua, vợ chồng mình cứ tiếp tục như thế và cùng đón chờ sự ra đời của Chou Chou anh nhé!
Merci encore à tous
Bonne lecture !

Table de Matières
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TABLE DE MATIERES
Introduction générale .....................................................................................13
CHAPITRE I : Réseaux électrique et raccordement des installations
photovoltaïques au réseau.............................................................................17
I.1. Introduction................................................................................................................... 18
I.2. Réseaux électriques et productions décentralisées................................................ 18
I.2.1. Architecture des réseaux électriques français................................................................. 18
I.2.2. Productions décentralisées ................................................................................................ 19
I.3. Interaction entre le réseau de distribution et les systèmes PV............................ 22
I.3.1. Influence des systèmes photovoltaïques sur le réseau de distribution ....................... 23
I.3.2. Influence du réseau de distribution sur le fonctionnement des installations
photovoltaïques ........................................................................................................................... 24
I.3.3. Comportement des systèmes photovoltaïques face au creux de tension.................... 26
I.4. Conclusions ................................................................................................................... 28
CHAPITRE II : Modélisation des réseaux, de leurs systèmes de
protection et de protection de découplage des systèmes PV.................29
II.1. Introduction ................................................................................................................. 30
II.2. Réseaux de distribution et leur systèmes de protection...................................... 30
II.2.1. Réseaux de distribution .................................................................................................... 30
II.2.1.1. Réseaux HTA............................................................................................................. 30
II.2.1.2. Réseaux à basse tension............................................................................................ 32
II.2.2. Protections des réseaux de distribution.......................................................................... 35
II.2.2.1. Protections du réseau HTA...................................................................................... 35
II.2.2.2. Protections du réseau à basse tension .................................................................... 37
II.3. Modélisation des réseaux de distribution.............................................................. 40
II.3.1. Réseaux de distribution .................................................................................................... 40
II.3.1.1. Modélisation des réseaux à basse tension.............................................................. 40
II.3.1.2. Modélisation des réseaux HTA............................................................................... 44
II.3.2. Modélisation de protections des réseaux de distribution............................................ 47
II.3.2.1. Protections du réseau à basse tension .................................................................... 47
II.3.2.2. Protections du réseau HTA...................................................................................... 48