Outils et Méthodes pour l’Analyse et la Simulation de Réseaux de Transport 100 % Electronique de Puissance

Tools and Methods for the Analysis and Simulation of Large Transmission Systems Using 100% Power Electronics

• Auteur / Autrice : Quentin Cossart
• Direction : Xavier Kestelyn
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique (AM)
• Date : Soutenance le 24/09/2019
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électrotechnique et d'électronique de puissance (L2EP) - Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique de Puissance - EA 2697 / L2EP
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Clénet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Kestelyn, Bogdan Marinescu, Seddik Bacha, Héloïse Baraffe, Frédéric Colas
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bogdan Marinescu, Seddik Bacha

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux électriques (circuits)

Électricité -- Transport

Mots clés libres

Analyse des réseaux de transport

100% Électronique de Puissance

Simulation de réseaux électriques

Réduction de modèles

Power Systems Analysis

100% Power Electronics

Power System Simulation

Model order reduction

Résumé

Le développement des énergies renouvelables et des liaisons HVDC conduit à une augmentation de la pénétration de l’électronique de puissance dans les réseaux de transport d’électricité. Comme les convertisseurs possèdent des propriétés physiques différentes de celles des alternateurs synchrones, une évolution des contrôles employés s’avère nécessaire. Au vu de la taille des ensembles à simuler, la validation de solutions innovantes doit être réalisée par des simulations numériques et il est nécessaire d’être vigilant sur les outils utilisés afin d’éviter des temps de calcul prohibitifs. Dans cette thèse, des outils et des méthodes pour l’analyse et la simulation de réseaux de transport 100 % électronique de puissance sont développés. Une partie importante des travaux est consacrée à la modélisation des convertisseurs, ce qui permet de réaliser des simulations numériques plus ou moins précises en fonction du cahier des charges de l’étude et d’appliquer ou de développer des méthodes d’analyse de stabilité. Un modèle simplifié du réseau Irlandais est utilisé comme réseau exemple de façon à valider les méthodes et outils développés dans le cadre de la thèse.

The development of renewable generation and HVDC links lead to an important increase of the penetration of power electronics in the transmission systems. As Power Electronics converters have completely different physical behavior than synchronous machines, an evolution in the way TSOs control transmission systems is needed. It is impossible to build a real size prototype of a transmission system. The validation of the solutions must be done using dynamic numerical simulations. Because of the size of the studied systems, we have to be careful with the simulation tools that we use, in order to reduce the computation time. In this PhD tools and methods for the analysis and simulation of large transmission systems using 100% power electronics are developed. An important part of the work looks at the models of the converters. Those models allow us to do numerical simulations and to apply and develop stability and performance analysis methods for the considered system. A simple model of the Irish network will be used as an example in order to assess the developed methods.