Modélisation et Commande à base d’une représentation par Réseau de Pétri d’un Filtre Actif Parallèle avec un Onduleur Multicellulaire Série

Modeling and Control based on Petri Net representation of a Shunt Active Power Filter with a Flying Capacitor Multilevel Inverter

• Auteur / Autrice : Sana Othman
• Direction : Jean-Pierre Barbot, Lassaad Sbita, Mohamad Alaa Eddin Alali
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique et électronique - Cergy
• Date : Soutenance le 10/12/2021
• Etablissement(s) : CY Cergy Paris Université en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Gabès (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Quartz (Saint-Ouen, Seine-Saint-Denis) - Laboratoire QUARTZ / QUARTZ
• Jury : Président / Présidente : Mouna Ben Hamed
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Pierre Barbot, Lassaad Sbita, Noureddine Manamanni, Rafik Neji, Malek Ghanes, Mejda Ltaief
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Noureddine Manamanni, Rafik Neji

Mots clés

Mots clés libres

Courants harmoniques

Photovoltaïque

Convertisseurs multicellulaires

Méthode des puissances instantanées

Filtre actif parallèle

Réseau de Pétri

Instantaneous power method

Multicellular converters

Petri Nets

Photovoltaics

Harmonic currents

Shunt active power filter

Résumé

Dans ce travail, un système de compensation d’harmonique était présenté. Il s’agitd’un filtre actif parallèle qui sert à compenser les perturbations générées par les charges linéaires et les charges non linéaires tels que les courants harmoniques, les courants réactifs et le déséquilibre du courant. Un filtre actif parallèle est choisit comme la meilleure solution qui permet de compenser tous les types de perturbations susceptibles d’apparaître dans un réseau électrique. Ainsi, les harmoniques ont, bien entendu, des conséquences néfastes sur les installations et les équipements électriques. Ceux les plus importants sont notamment : l’échauffement, l’interférence avec les réseaux de télécommunication, les défauts de fonctionnement de certains équipements électriques et le risque d’excitation de résonance. Ensuite, les filtres actifs parallèles à quatre bras ont été étudiés en utilisant une méthode d’identification des harmoniques qui est la méthode des puissances instantanées et des stratégies de contrôle simples et faciles à implanter à savoir la modulation par largeur d’impulsion. Les convertisseurs de puissance multicellulaires trouvent une place privilégiée dans le contrôle des systèmes de très forte puissance. La structure des convertisseurs multicellulaires est ainsi étudiée en utilisant des stratégies de contrôle basées sur des représentations par réseau de Pétri qui assurent de meilleurs résultats et améliorent les performances et la fiabilité du système. Enfin, La structure filtre actif parallèle/Générateur photovoltaïque a été proposée, elle est conçue pour calculer, sans convertisseur DC/DC, la puissance maximale du générateur photovoltaïque, en utilisant un algorithme P&O adapté, qui fournit une tension à la puissance maximale et pas le signal de commande habituellement utilisé avec le convertisseur DC/DC. Ceci est dans le but de rendre le système global plus fiable et économique.

In this work, a harmonic compensation system was presented. It is a shunt activepower filter that serves to compensate disturbances generated by linear and non-linearloads such as harmonic currents, reactive currents and current unbalance. A shunt activepower filter is chosen as the best solution to compensate all types of disturbances thatmay appear in an electrical network. Thus, harmonics have harmful consequences on electrical installations and equipment. The most important are in particular: heating, interference with telecommunications networks, malfunctions of certain electrical equipment and the risk of resonance excitation. Then, the active filters with four arms were studied using a method of identifying harmonics which is the instantaneous power method using simple and easy control strategies, namely pulse width modulation. Multicellular power converters find a privileged place in the control of very high power systems. The structure of multicellular converters is thus studied using control strategies based on representations by Petri Nets which ensure better results and improve the performance and reliability of the system. Finally, the shunt active power filter / photovoltaic generator structure has been proposed, it is designed to calculate, without a DC/DC converter, the maximum power of the photovoltaic generator (GPV), using an adapted P&O algorithm, which supplies a voltage to the maximum power and not the control signal usually used with the DC/DC converter. Thus, the proposed current control strategy only requires one controller to generate the current at the maximum power of the GPV, while ensuring a high quality of compensation for all types of disturbances (reactive, unbalanced, harmonics, etc.). This is for the purpose of making the overall system more reliable and economical.