Développement d'un contrôle actif tolérant aux défaillances appliqué aux systèmes PV

Development of an Active-Fault Tolerant Control Applied to PV systems

• Auteur / Autrice : Luis Antonio García-Gutiérrez
• Direction : Corinne Alonso, José Fernando Jiménez Vargas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Electrique
• Date : Soutenance le 29/03/2019
• Etablissement(s) : Toulouse 3 en cotutelle avec Universidad de los Andes (Bogotá)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Génie électrique, électronique, télécommunications et santé : du système au nanosystème (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (Toulouse ; 1968-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Micro-réseaux électriques intelligents

Détection de défaut (ingénierie)

Systèmes photovoltaïques

Mots clés libres

Systèmes photovoltaïques

Détection

Diagnostic de pannes

Contrôle de tolérance aux pannes

Microgrids

Modèles

Emulation temps réel

Photovoltaic systems

Detection

Fault diagnosis

Fault tolerance control

Microgrids

Models

Real time emulation

Résumé

Cette thèse de doctorat aborde la problématique de la réalisation d'un système de contrôle actif de détection de défaut et diagnosis (FDD) pour un système de conversion photovoltaïque. Ce type de système de production d'énergie électrique est composé de panneaux solaires, d'un dispositif MPPT, d'un convertisseur de courant DC-DC, d'un onduleur DC-AC et d'une charge. Le système de contrôle actif à tolérance de pannes qui a été développé dans cette thèse est composé de deux étages : * Un étage assurant la fonction de diagnostic et comprenant les fonctions de détection de défauts, la fonction d'isolement de défauts, l'identification de défauts et l'estimation de l'ampleur du/des défaut(s) * Une fonction de reconfiguration du système photovoltaïque. Ce manuscrit est divisé en quatre chapitres : * Introduction au problème et révision de l'état de la technique * Modélisation mathématique du système photovoltaïque avec une validation expérimental de ce dernier effectué sur la plateforme PV de caractérisation du bâtiment réel ADREAM (Laboratoire LAAS-CNRS) * Conception et mise en œuvre du système de diagnostic de pannes du système photovoltaïque comprenant un Système actif à tolérance de pannes * Un système de diagnostic expérimental en cours de développement à l'aide d'un dispositif FPGA.

This work contributes by developing an active fault tolerant control (AFTC) for Photovoltaic (PV) systems. The fault detection and diagnosis (FDD) methodology is based on the analysis of a model that compares real-time measurement. We use a high granularity PV array model in the FDD tool to allow faults to be detected in complex conditions. Firstly, the research focuses on fault detection in complex shadow conditions. A real-time approach is presented to emulate the electrical characteristics of PV modules under complex shadow conditions. Using a precise emulators approach is a real challenge to study the high non-linearity and the complexity of PV systems in partial shading. The real-time emulation was validated with simple experimental results under failure conditions to design specific fault-detection algorithms in a first sample. The second part of the research addresses the FDD method for DC/DC and DC/AC power converters that are connected to the grid. Primary results allowed us to validate the system's recovery for normal operating points after a fault with this complete AFTC approach. Emulations based on the simulation of distributed power converters, fault detection methodologies based on a model, and a hybrid diagnostician were then presented.