république algérienne démocratique et populaire ministère de lenseignement supérieur et de la...
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République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Ibn Khaldoun Tiaret
Faculté des Sciences et des Sciences de l’Ingénieur
MémoirePrésenté au Département de Génie Electrique
en vue de l’obtention du titre de
Magisteren Electrotechnique
Option: Commande des Processus Electriques
ThèmeContribution de l’UPFC à la stabilisation d’un réseau
électrique monomachine 400KV perturbé
Mémoire préparé au sein du Département de Génie Electrique – Tiaret 2007
par Boudhiaf Mohamed
Ingénieur en Electrotechnique de l’Université de Tiaret
Introduction généraleL’exploitation de réseaux de plus en plus complexes et au plus près de leurs limites entraîne l’utilisation accrue des dispositifs FACTS qui s’avèrent très utiles.
L’UPFC est l’un d’entre eux et ce sera ce dispositif qui fera l’objet de notre travail.
Sa performance sera étudiée sur un réseau test monomachine 400KV siège d’un court circuit triphasé.
Une comparaison de l’effet de ce dispositif avec celui de la régulation conventionnelle sera effectuée afin de montrer l’efficacité de ce type de FACTS.
L’introduction de la méthode de Lyapunov et la méthode de mode de glissement sera utilisée dans la commande de l’UPFC et la robustesse du système sera examinée
Stabilité du système électrique
Stabilité de la fréquence
Stabilité de la tensionStabilité de l’angle rotorique
CLASSIFICATION DE LA STABILITÉ D'UN SYSTÈME ÉLECTRIQUE.
Réseau test
Réseauinfini
S
BA C
G
T
P
Régulation de la tension
Régulation de la vitesse
Variation de tension de sortie du générateur.
Résultats de simulation pour un court circuit au point P du réseau non réguléTemps critique d’élimination du défaut =245ms
Variation de puissance électrique du générateur.
Variation de vitesse du générateur
Variation de l’angle de charge du générateur.
Effet de la régulation classique
Variation de tension de sortie.
Variation de puissance électrique.
Variation de vitesse.
Variation de l’angle de charge du générateur
Effet du régulateur de vitesse.
Effet du régulateur de tension
4 Types de FACTS
FACTS parallèles
SVC :
STATCOM :
SMES :
FACTS série
TCSC TCSR
SSSC
FACTS hybrides
TCPARIPFC
FACTS déphaseur
RPI
UPFC est un dispositif FACTS hybride
sin'
X
VVp T
Modélisation de l’UPFC
Circuit équivalent du système étudié
Equations régissant le système dans Park :
q
d
sq
sd
q
d
q
d
q
d
V
V
V
V
V
V
Li
i
r
Lr
L
i
i
dt
d 1.
q
d
sq
sd
pq
pd
ppq
pd
p
p
p
p
pq
pd
V
V
V
V
V
V
Li
i
r
Lr
L
i
i
dt
d 1.
Φ de π/2 rad à 3π/2 rad, Vs=0.01pu :
Variation de la puissance active Variation de la puissance réactive
déphasage Φ de 0 rad à π rad, Vs=0.01pu
Variation de la puissance active Variation de la puissance réactive
Φ = π/2 rad :
Variation de la puissance active Variation de la puissance réactive
Φ = 0 rad :
Variation de la puissance active Variation de la puissance réactive
CONFIGURATIONS DES CIRCUITS DE RÉGLAGE
Configuration du circuit de réglage du convertisseur parallèle
Boucle ouverte : Boucle de régulation de courant :
Boucle de régulation de tension continue :
Configuration du circuit de réglage du convertisseur série
boucle ouvert Découplage par Watt Var
Schéma de réglage complet de convertisseur série
Association des configurations parallèle et série
Asservissement et Réglage des caractéristiques de réseau testUPFC utilisant l’association des deux configurations
Asservissement
Puissance active transportée sur la ligne Puissance réactive transportée sur la ligne
Tension de compensation série
Tension continue aux bornes de condensateur Vdc
Tension de compensation parallèle
Phase de courant parallèle et sa référence
Tension de sortie du générateur
Vitesse du générateur
Réglage
Variation de puissance active transportée sur la ligne
Variation de puissance réactive transportée sur la ligne
Variation de la tension de sortie Variation de la tension continue Vdc
Variation de la vitesse Variation de l’angle de charge
Variation de la tension de compensation parallèle
Variation de la tension de compensation série
Théorie de Lyapunov Fonction de Lyapunov
a) le système est asymptotiquement stable si
b) il est L. stable si
c) il est exponentiellement stable si
La synthèse par Lyapunov consiste à prendre une commande U(x) telle que l’équation (a) soit vérifiée.
Contrôle avancé non linéaire de l’UPFC utilisant la théorie de Lyapunov et le mode de glissement
Modèle d’état
Application pour le réglage de l’UPFC (Réglage des courants)
Le modèle de réseaux électriques donnée par l’équation suivante :
La fonction de Lyapunov est :
Pour obtenir une dérivée de la fonction de Lyapunov négative, la fonction de commande doit être sous la forme :
on obtient l’équation ci-dessous :
Réglage par mode de glissement
Application pour le réglage de l’UPFC (Réglage de la tension continué)
La synthèse par mode glissement consiste à prendre une surface d’une forme :
Contrôle de la tension basé sur la formule :
La boucle de régulation de tension continue est donnée par la figure suivante :
assure l’attractivité de la trajectoire vers la surface de glissement. Pour se faire, il suffit de choisir la commande :
Condition d’attractivité : S.S’<0
Modèle de simulation de l’UPFC réglé par Lyapunov et par mode de glissement
L’asservissement des puissances :
Variation de puissance active transportée sur la ligne
Variation de puissance réactive transportée sur la ligne
Variation de tension continue aux bornes de condensateur
contrôle de courant transporté sur la ligne
Simulation du système perturbé en présence de l’UPFC
Variation de puissance active transportée sur la ligne
Variation de puissance réactive transportée sur la ligne
Variation de tension continue aux bornes de condensateur
variation de tension de sortie du générateur
Variation de vitesse du générateur Variation de l’angle de charge du générateur
Etude de la robustesse
(a) (b)Variation de puissance active transportée sur la ligne
(a) (b)
Variation de puissance réactive transportée sur la ligne
(a)
(b)Variation de tension continue Vdc aux bornes de condensateur
Conclusion générale
-Le variateur de charge universel dit UPFC est un système FACTS puissant permettant le réglage simultané des puissances active et réactive transitant dans un réseau. -Les performances de réglage a montré nettement que l’UPFC est le dispositif le plus efficace sur la stabilisation d’un réseau quand le système est perturbé en grands mouvements.
-Les résultats obtenus montrent que les contrôleurs de types avancés tels que l’algorithme de Lyapunov et la commande par mode de glissement donnent une meilleure réponse transitoire par rapport au PI.
Ils présentent en outre l’avantage de la robustesse en cas de variations paramétriques du réseau contrairement au régulateur PI qui ne tolère aucune variation paramétrique.
Merci pour votre attention