doc num

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEURE ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE DES SC IENCES ET DE LA TECHNOLOGIE D’ORAN
MOHAMED BOUDIAF
FACULTE DE GENIE ELECTRIQUE
DEPARTEMENT D’ELECTROTECHNIQUE
MEMOIRE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME
DE MAGISTER
SPECIALITE : ELECTROTECHNIQUE
OPTION : RESEAUX ELECTRIQUES
Présentée par
FALIL FATIMA
SUJET DE THESE
Soutenue le , Devant le jury composé de
DR. M. BOUHAHLA PROFESSEUR (USTO-MB) PRESIDENT
DR. B. MAZARI PROFESSEUR (USTO-MB) ENCADREUR
DR. B. KOUADRI MAITRE DE CONFERENCES A (USTO-MB) CO-ENCADREUR
DR. L. KOTNI MAITRE DE CONFERENCES A (USTO-MB) EXAMINATEUR
DR. A. BOUDINAR MAITRE DE CONFERENCES A (USTO-MB) EXAMINATEUR
DR. A. TAHRI MAITRE DE CONFERENCES B (USTO-MB) INVITE
ORAN
Contrôle Robuste d’un UPFC

Introduction Générale.....................................
1
Chapitre I…………………………………….
3
Problématique des systèmes énergétiques
I.1 Introduction……………………………………………………………………………………
I.2 Qualité de l’énergie électrique………………………………………………………………...
3
4
I.3 Stabilité des réseaux…………………………………………………………………………...
4
I.3.1 La stabilité statique………………………………………………………………………………...
5
I.3.2 La stabilité dynamique…………………………………………………………………………......
7
I.3.3 La stabilité transitoire………………………………………………………………………….......
8
I.4 Les effets sur la stabilité transitoire……………………………………………………………
9
I.4.1 Equation mécanique………………………………………………………………………………..
10
I.4.2 Etude et simulation……………………………………………………………………………......
11
I.4.3 Défaut symétrique………………………………………………………………………………….
13
I.4.3.1 Elimination rapide du défaut………………………………………………………………………...
13
I.4.3.2 Elimination lent du défaut…………………………………………………………………………...
14
I.4.3.3 Simulation d’un défaut symétrique rapide………………………………………………………......
14
I.4.4 Défaut asymétrique…………………………………………………………………………………
21
I.4.4.1 Défaut monophasé……………………………………………………………………………………
21
Résultats
I.4.4.2 Défaut diphasé……………………………………………………………………………………......
26
Résultats
I.4.4.3 Défaut diphasé avec terre…………………………………………………………………………….
30
Résultats de simulation
Interprétation
I.5 Relation entre la compensation d’énergie réactive et la stabilité……………………………..
34
Conclusion………………………………………………………………………………………..
37
Chapitre II……………………………………
38
Théorie et application de l’UPFC
II. Introduction…………………………………………………………………………………….
38
II.1 Description de l’UPFC………………………………………………………………………..
39
II.2 Fonctionnement de l’UPFC………………………………………………………………......
40
II.3 Principe de contrôle de base des puissances active et réactive …………………………..…..
42
II.4 Contrôle indépendant des puissances active et réactive………...……………………………
44
II.5 Application et simulation…………………………………………………………………......
48
II.5.1 Description de l’onduleur………………………………………………………………………….
48
II.5.2 Contrôle del’UPFC…………………………………………………………………………………... ..
52
II.5.2.a Partie shunt : STATCOM..…………………………………………………………………………..
52
II.5.2.b Partie série : SSSC…………………………………………………....................................
53
Résultats de simulation……………………………………………………………………………
53

A. STATCOM…………………………………………………………………………………...
53
B.SSSC………………………………………………………………………………………......
58
Conclusion
Chapitre III…………………………………..
65
Modélisation mathématique du SMIB
III.1 Introduction………………………………………………………………………………….
65
III.2 Modèle de la machine synchrone……………………………………………………………
66
III.2.1 Modèle d’excitation……………………………………………………………………………. ..
67
III.2.2 Equation du transport d’énergie……………………………………………………………….....
68
III.2.2.1 Réseau du transport de puissance infinie………………………………………………………... .
68
III.2.3 Détermination du régime de fonctionnement initial de la machine………………………………
70
III.2.3.A Diagramme Blondel…………………………………………………………………………….....
73
III.2.3.B Utilisation du diagramme………………………………………………………………………….
75
Interprétation………………………………………………………………………………………
76
Conclusion………………………………………………………………………………………...
81
Chapitre IV…………………………………...
82
Modélisation mathématique de l’ensemble
SMIB-UPFC
IV.1Introduction………………………………………………………………………………......
82
IV.2 Modèle SMIB-UPFC………………………………………………………………………...
83
IV.2.1 Calculs des courants iEd, iEq, iBd, iBq……………………………………………………………….
85
IV.2.2 Modèle non linéaire……………………………………………………………………………….
90
IV.3 Modèle du variateur de charge universel…………………………………………………….
92
IV.4 Détermination du régime de fonctionnement initial de la machine…………………………
95
Chapitre V…………………………………….
102
Contrôle robuste d'un UPFC
V.1 Introduction…………………………………………………………………………………...
102
V.2 Représentation des systèmes multivariables………………………………………………….
103
V.3 Linéarisation du modèle………………………………………………………………………
103
V.4 Données du réseau……………………………………………………………………………
105
V.5 Contrôle de l’UPFC…………………………………………………………………………..
107
V.5.1 Détermination des correcteurs……………………………………………………………………..
108
Résultats de simulation……………………………………………………………………………
108
V.6 Analyse du contrôle multivariable……………………………………………………………
114
V.6.1 Contrôle avec PI multivariable…………………………………………………………………….
115
V.6.2 Algorithme de travail………………………………………………………………………………
117
V.7 Contrôle multivariable de l’UPFC……………………………………………………………
117
Résultats de simulation……………………………………………………………………………
118
Conclusion………………………………………………………………………………………..
124

Conclusions et perspectives
BIBLIOGRAHIE
127
ANNEXES
130
Annexe A
130
Annexe B
134
Annexe C
142
Annexe D
144
Annexe E
147
Annexe F
150
125

1
Introduction Générale
’industrialisation et la croissance de la population sont les premiers facteurs pour
esquels la consommation de l’énergie électrique augmente régulièrement. Ainsi,
pour avoir un équilibre entre la production et la consommation, il est à première vue nécessaire
d’augmenter le nombre de centrales électriques, de lignes, de transformateurs etc…, ce qui
implique une augmentation de coût et une dégradation du milieu naturel. En conséquence, il est
aujourd’hui nécessaire d’avoir des réseaux maillés et de travailler proche des limites de stabilité afin
de satisfaire ces nouvelles exigences.
D’autre part, la profonde restructuration du secteur de l’énergie électrique,sur laquelle viennent se
greffer de nouvelles contraintes en matières de réduction des émissions de gaz à effet de serre,
d’utilisation de source d’énergie renouvelables, conduit véritablement à un nouveau paradigme pour
la gestion et la conduite des réseaux électriques. Cette profonde mutation intervient alors que les
réseaux mondiaux ont déjà connu ces dernières années un accroissement considérable des
interconnexions à travers les continents.
Les réseaux maillés, soumis à des boucles de puissance indésirables entre zones interconnectées,
subissent des surcharges de lignes, des problèmes de stabilité et de toute manière un accroissement
des pertes. Les moyens classiques de contrôle des réseaux (transformateurs à prise réglables en
charge, transformateur déphaseurs, compensateurs série ou parallèle commutés par disjoncteur,
modification des consignes de production, changement de topologie du réseau et action sur
l’excitation des générateurs) pourraient dans l’avenir s’avérer trop lent et insuffisant pour répondre
efficacement aux perturbations du réseau, compte tenu des nouvelles contraintes. Il faudra
vraisemblablement dans l’avenir, compléter leur action en mettant en œuvre des dispositifs
électroniques de puissance à grande vitesse de réponse, récemment développés et connus sous
l’appellation FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems) pour le contrôle des
réseaux. Le développement récent des dispositifs FACTS ouvre de nouvelles perspectives pour une
exploitation plus efficace des réseaux par action continue et rapide sur les différents paramètres du
réseau (déphasage, tension, impédance). Ainsi, les transits de puissance seront mieux contrôlés et
les tensions mieux tenues, ce qui permettra d’augmenter les marges de stabilité ou de tendre vers les
limites thermiques des lignes.
L