Optimisation de la qualité d’énergie dans les Smart grids

Abstract

La qualité d’énergie et l’intégration des énergies renouvelables sont les points essentiels pour le développement des smart grids, assurent l’amélioration de la qualité d’énergie et la capacité d’intégrer d’avantage des ressources d’énergie renouvelables.Dans cette thèse, un onduleur modifié à cinq niveaux de cellule U emballée (MPUC5) avec une stratégie de contrôle prédictif (MPC) est proposé pour une application de filtrage de puissance active monophasé (APF), qui est appliquée pour éliminer les harmoniques du courant et compenser la puissance réactive au point de couplage commun (PCC), causée par les charges non linéaires locales connectées au réseau. La configuration de l'onduleur MPUC5 se compose de nombreux condensateurs DC-link qui doivent être équilibrés. Dans ce contexte, un nouveau modèle de contrôle prédictif (MPC) a été conçu et mis en œuvre pour assurer l'équilibrage de la tension des condensateurs DC-link et générer une tension à cinq niveaux à la sortie. Pour l'application de l'APF, l'onduleurdoit pouvoir fournir la puissance réactive demandée au PCC et assurer une correction élevée du facteur de puissance. D'autre part, cette étude introduit le convertisseur MPUC5 dans un système photovoltaïque (PV) monophasé connecté au réseau à double étage sans transformateur, avec un facteur de puissance unitaire. Le système proposé fonctionne comme un filtre actif monophasé capable de compenser la puissance réactive générée par les charges non linéaires raccordées au réseau, d'alimenter la charge non linéaire par la puissance PV produite et d'injecter le surplus de puissance dans le réseau, où l'algorithme FCS-MPC proposé est conçu pour assurer une qualité élevée du courant de réseau, en tenant compte de la question de l'équilibrage des tensions des condensateurs et de la minimisation de la fréquence de commutation de l’onduleur. En outre, cette topologie montre une grande amélioration de la sécurité et de la protection du système PV avec une élimination du courant de fuite en mode commun dans un système non isolé.Pour montrer l'amélioration des performances des systèmes proposés, des modèles de simulation complets ont été développés à l’aide de l’environnement MATLAB/SimulinkTM et confirmés en temps réel par un système HIL (Hardware in the loop). Les résultats obtenus ont indiqué l'excellente performance des systèmes de contrôle proposés.