Conception d'un système adaptatif dynamique de ''générateur synchrone virtuel'' pour la stabilisation des micro-réseaux électriques à fort taux de pénétration d'énergie renouvelable.

Design of a virtual synchronous generator (VSG),a dynamic adaptive system, for Micro Grid stabilization with high penetration of renewable energies.

• Auteur / Autrice : Audrey Moulichon
• Direction : Nouredine Hadj-Said, Mazen Alamir
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Genie electrique
• Date : Soutenance le 11/12/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble, Isère, France ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Johan Driesen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Debusschere, Lauric Garbuio
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marc Petit, Malek Ghanes
• DOI : 10.70675/00386f16zc11bz4650z8f77z625dd8a96420

Mots clés

Mots clés contrôlés

Énergies renouvelables

Micro-réseaux électriques intelligents

Machines synchrones

Générateurs électriques

Mots clés libres

Générateur Synchrone Virtuel

Stabilité Microgrid

Contrôle-Commande

Virtual synchronous generator

Microgrids Stability

Control-Command

Résumé

Les sources classiques d'énergie distribuée (DER) fournissant de l'énergie aux microgrids (généralement des groupes électrogènes diesel) sont progressivement remplacées par les onduleurs basés sur des sources d'énergie renouvelables (RES). Cependant, l'intermittence des sources d'énergie renouvelables pose des problèmes de stabilité majeurs, en particulier dans le contexte des microgrids, notamment parce que ces sources diminuent l'inertie disponible du réseau. Par conséquent, les stratégies de contrôle traditionnelles pour les onduleurs, qui interfacent les différents DER connectés au microgrid, doivent être adaptées.Le générateur virtuel synchrone (VSG) est l’une des solutions les plus populaires pouvant participer à l’augmentation de l’inertie des microgrids et pouvant être intégré dans les études de stabilité traditionnelles car il présente des similitudes avec une machine synchrone. Le VSG étant encore un concept récent, principalement pris en compte pour l'intégration de la DER dans un microgrid, diverses problématiques demeurent non résolues (certaines d'entre elles sont abordées dans ce manuscrit). De plus, les différentes solutions trouvées dans la littérature ne prennent pas en compte les aspects industriels et pratiques de son développement (également pris en compte dans cette thèse industrielle).Cette thèse est dédiée aux onduleurs basés sur le VSG et à leur intégration dans des microgrids à forte pénétration d'énergie renouvelable variable. Cette thèse a été réalisée grâce à la coopération de deux laboratoires, G2Elab et Gipsa-Lab, en collaboration avec Schneider Electric et son équipe de R & D, Power Conversion.

The classical distributed energy resources (DER) supplying energy to microgrids (usually diesel generator-sets) are progressively supplanted by supplier based on renewable energy sources (RES). However, the intermittency of RES leads to major stability issues, especially in the context of microgrids, notably because these sources usually decrease the available inertia of the grid. Hence, the traditional control strategies for inverters, interfacing the various DERs connected to the microgrid, needs adapting.The virtual synchronous generator (VSG) is one of the most popular solution that can participate in increasing the microgrids inertia and that could be integrated into traditional stability studies because it presents similarities with a synchronous machine. As the VSG is still a recent concept, mostly considered for the DER integration in microgrid, various problematics remain unresolved (some of which are addressed in this manuscript). In addition, the different solutions that can be found in the literature do not consider the industrial and practical aspect of its development (also considered in this industrial thesis).This thesis is dedicated to the VSG-based inverters and their integration in microgrids with a high level of variable renewable energy penetration. This PhD have been carried out thanks to the cooperation between two laboratories, G2Elab and Gipsa-Lab, in collaboration with Schneider Electric and its R&D team, Power Conversion.