Analyse de stabilité en petit signaux des Convertisseurs Modulaires Multiniveaux et application à l’étude d'interopérabilité des MMC dans les Réseaux HVDC

par Julian Freytes

Thèse de doctorat en Génie Electrique

Soutenue le 07-12-2017

à l'Ecole centrale de Lille , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille) , en partenariat avec Laboratoire d'électrotechnique et d'électronique de puissance (L2EP) (laboratoire) et de Laboratoire d'électrotechnique et d'électronique de puissance (L2EP) (laboratoire) .

Le président du jury était Seddik Bacha.

Le jury était composé de Olav Fosso, Olivier Despouys.

Les rapporteurs étaient Jovcic Dragan, Sibylle Dieckerhoff.


  • Résumé

    Ces travaux de thèse portent essentiellement sur la modélisation, l’analyse et la commande des convertisseurs de type MMC intégrés dans un contexte MTDC. Le premier objectif de ce travail est d’aboutir à un modèle dynamique du convertisseur MMC, exprimé dans le repère $dq$, permettant d’une part, de reproduire avec précision les interactions AC-DC, et d’exprimer, d’autre part, la dynamique interne du convertisseur qui peut interagir également avec le reste du système. Le modèle développé peut être linéarisé facilement dans le but de l’exploiter pour l’étude de stabilité en se basant sur les techniques pour les systèmes linéaires à temps invariant. Ensuite, selon le modèle développé dans le repère dq, différentes stratégies de contrôle sont proposées en fonction de systèmes de contrôle-commande existantes dans la littérature mis en places pour le convertisseur MMC. Étant donné que l’ordre du système est un paramètre important pour l'étude des réseaux MTDC en présence de plusieurs stations de conversion de type MMC, l’approche de réduction de modèles à émerger comme une solution pour faciliter l’étude. En conséquence, différents modèles à ordre réduit sont développés, et qui sont validés par la suite, par rapport au modèle détaillé, exprimé dans le repère dq. Finalement, les modèles MMC développés ainsi que les systèmes de commande qui y ont associés sont exploités, pour l’analyse de stabilité en petits signaux des réseaux MMC-MTDC. Dans ce sens, la stratégie de commande associée à chaque MMC est largement évaluée dans le but d’investiguer les problèmes majeurs qui peuvent surgir au sein d’une configuration MTDC multi-constructeurs

  • Titre traduit

    Small- signal stability analysis of Modular Multilevel Converters and application to MMC –based Multi-Terminal DC grids


  • Résumé

    This thesis deals with the modeling and control of MMCs in the context of MTDC. The first objective is to obtain an MMC model in dq frame which can reproduce accurately the AC- and DC- interactions, while representing at the same time the internal dynamics which may interact with the rest of the system. This model is suitable to be linearized and to study its stability, among other linear techniques. Then, based on the developed dq model, different control strategies are developed based on the state-of-the-art on MMC controllers. Since the order of the system may be a limiting factor for studying MTDC grids with many MMCs, different reduced-order models are presented and compared with the detailed dq model. Finally, the developed MMC models with different controllers are used for the MTDC studies. The impact of the chosen controllers of each MMC is evaluated, highlighting the potential issues that may occur in multivendor schemes.


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