Contribution à l'amélioration de la régulation de tension des générateurs synchrones : nouvelles structures d'excitation associées à des lois de commande H∞

Contribution to improve the voltage regulation of synchronous generators : new excitation structures associated with Hinfin control law

• Auteur / Autrice : Abdallah Mouhammad Barakat
• Direction : Gérard Champenois, Slim Tnani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique et génie électrique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Poitiers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Convertisseurs électriques

Modèles mathématiques

Commande H-infini

Alternateurs

Résumé

Le travail de recherche présenté dans ce mémoire traite de façon originale l'amélioration de la régulation de tension des générateurs synchrones autonomes durant les régimes transitoires de la charge. La structure d'excitation et la loi de commande associée sont deux éléments principaux qui influencent le comportement dynamique des générateurs synchrones. Le système d'excitation industriel est souvent basé sur la structure d'excitation classique (brushless) associée à un régulateur de tension analogique ou numérique de type PID. En remplaçant le régulateur industriel par un régulateur numérique H∞, une amélioration remarquable dans les performances du système a été obtenue. De nouvelles structures d'excitation permettant de commander directement la roue polaire à travers un pont PD3 à thyristors ou un pont PD3 à diodes suivi d'un hacheur ont permis d'obtenir de meilleurs résultats dynamiques en termes de chutes/dépassements de tension et temps de réponse. Une comparaison des régulateurs H∞ monovariables et multivariables ont montré que la structure SISO était plus simple et presque aussi performante que la commande MISO.

The research works presented in this dissertation deals with the improvement of the voltage regulation of synchronous generator during the load variation. The excitation structure and the associated control strategy are two main factors that influence the dynamic behavior of synchronous generators. The industrial excitation system is based on the brushless excitation structure combined with an analogue or digital PID voltage controller. By replacing the industrial controller with an H∞ digital controller, a remarkable improvement in the system performance was obtained. Because of industrial structure limitations, we have developed new excitation structures that allow direct control of the synchronous generator main field current. The structures are based on exciter machine (wound field synchronous machine or permanent magnet machine) with a thyristor bridge or a diode one with a buck converter. The proposed structures combined with the H∞ control give the best results in terms of stability, voltage drops and overshoots, and response time.