REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE LENSEIGNEMENT SUPERIEURE ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE DES SC IENCES ET DE LA TECHNOLOGIE DORAN
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 lénergie électrique………………………………………………………………...
3
4
I.3 Stabilité des réseaux…………………………………………………………………………...
4
I.3.1 La stabili statique………………………………………………………………………………...
5
I.3.2 La stabili dynamique…………………………………………………………………………......
7
I.3.3 La stabili 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 faut 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 active 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 contle de base des puissances active et réactive …………………………..…..
42
II.4 Contle 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 delUPFC…………………………………………………………………………………... ..
52
II.5.2.a Partie shunt : STATCOM..…………………………………………………………………………..
52
II.5.2.b Partie série : SSSC…………………………………………………....................................
53
sultats 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 seau du transport de puissance infinie………………………………………………………... .
68
III.2.3 Détermination dugime 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 gime de fonctionnement initial de la machine…………………………
95
Chapitre V…………………………………….
102
Contrôle robuste d'un UPFC
V.1 Introduction…………………………………………………………………………………...
102
V.2 Repsentation des systèmes multivariables………………………………………………….
103
V.3 Linéarisation du modèle………………………………………………………………………
103
V.4 Données du réseau……………………………………………………………………………
105
V.5 Contrôle de lUPFC…………………………………………………………………………..
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 lUPFC……………………………………………………………
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
Introductionnérale
industrialisation et la croissance de la population sont les premiers facteurs pour
esquels la consommation de l’énergie électrique augmente gulièrement. 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 gradation 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.
Dautre part, la profonde restructuration du secteur de lénergie 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 seaux électriques. Cette profonde mutation intervient alors que les
seaux mondiaux ont connu ces dernières années un accroissement consirable 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
lexcitation 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 lavenir, compléter leur action en mettant en œuvre des dispositifs
électroniques de puissance à grande vitesse de ponse, récemment veloppés et connus sous
lappellation FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems) pour le contrôle des
réseaux. Le veloppement cent des dispositifs FACTS ouvre de nouvelles perspectives pour une
exploitation plus efficace des réseaux par action continue et rapide sur les différents paratres du
réseau (déphasage, tension, impédance). Ainsi, les transits de puissance seront mieux contlés et
les tensions mieux tenues, ce qui permettra d’augmenter les marges de stabilité ou de tendre vers les
limites thermiques des lignes.
L
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