Amélioration de la qualité de l'énergie à l'aide de compensateurs actifs : série, parallèle ou conditionneurs unifiés de réseaux électriques

par Mohsen Shafiee Khoor

Thèse de doctorat en Électronique et génie électrique

Sous la direction de Mohamed Machmoum.

Soutenue en 2006

à Nantes .


  • Résumé

    L’entrée en vigueur de la déréglementation accompagnée de normes de plus en plus strictes font que la qualité de l’énergie devient une préoccupation majeure. Par ailleurs, ces dernières années, la prolifération de charges non linéaires est en forte progression et est à l’origine de différents types de perturbations électriques. L’électronique de puissance est donc amenée, grâce à sa rapidité et sa capacité de contrôler les flux de puissance, à contribuer à l’amélioration de la qualité de la fourniture et de l’onde tension en évitant que les perturbations générées par les charges non linéaires ne remontent vers le réseau et en protégeant les charges sensibles des perturbations préexistantes. Dans ce mémoire, la compensation des perturbations en tension, creux, harmoniques, flicker et déséquilibre … à l’aide d’un compensateur actif série (DVR : dynamic voltage restorer) est analysée, étudiée et discutée en détail. Les perturbations en courant sont compensées à l’aide de filtre actif parallèle (PAPF). La compensation des deux types de perturbations est ensuite réalisée à l’aide d’un conditionneur unifié des réseaux électriques (UPQC) associant les deux structures série et parallèle. Le flux de puissance, le dimensionnement énergétique et les stratégies de commande des différents constituants de l’UPQC lors de défauts types sont présentés. Une méthode originale et analogique d’identification des perturbations est proposée. Différents résultats de simulation sont présentés témoignant des performances des différentes structures DVR, PAPF et UPQC aussi bien en régime permanent que transitoire. Les résultats sont validés expérimentalement sur une maquette d’une puissance d’1 kW.


  • Résumé

    Due to deregulation in the power sectors of transmission and distribution, Power Quality (PQ) has become a distinguishing feature of electricity, to be treated as a commodity in the open market economy. On the other hand, the proliferation of power electronic equipment has lead to a significant increase of power quality problems. One of the major issues in improving power quality in distribution networks is the mitigation of network voltage distortions for proper operation of industrial process where there are sensitive and critical loads. The first to treat the voltage perturbations such as voltage dips, harmonics, flickers and voltage imbalances, the “dynamic voltage restorers” (DVR), based on the series active power filtering (SAPF) topology, is studied, analysed and discussed in detail in this thesis. Parallel active power filtering (PAPF); as a powerful tool for current harmonics and fundamental reactive power compensation; and their ontrol strategies are also studied. Different aspects concerning PAPF and SAPF, such as voltage and current distortion extraction, voltage source power converters and control strategies and design considerations are dealt with detail. To complete the studies a power flow study is presented to determine the power rating in different parts of a unified power quality conditioner (UPQC) during the faults, which are carried out in a flicker phenomena as an interesting case study. A novel analogical method of perturbation detection is proposed for active filtering, and to stay analogue, the analogue PID controllers are proposed for different parts of a complete UPQC system. Extensive computer simulation using MATLAB/SIMULINK Power System Blockset and experimental results are used to show the viability and performance of the proposed DVR, PAPF and UPQC for different voltage and current perturbations rejection in different conditions both in steady state and transient times.

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  • Détails : 1 vol. (203 f.)
  • Annexes : 118 références bibliographiques

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