Contribution à l’étude des réseaux maillés à courant continu pour les futurs réseaux électriques intelligents

Abstract

الملخص (بالعربية) :

ملخص

نظرًا للتطورات الأخيرة في تكنولوجيا الإلكترونيات الصناعية، أصبح نظام نقل التيار المستمر العالي الجهد (HVDC) بديلاً لنقل الطاقة خاصة عبر مسافات طويلة. مع العدد المتزايد من خطوط ربط (HVDC) نقطة إلى نقطة، قد يكون من المفيد توصيلها معًا بشكل مباشر من خلال شبكة التيار المستمر التي تتمثل في أنظمة التيار المستمر متعددة الأطراف(MTDC) ، والتي تتكون من أكثر من محطتي تحويل متصلة ببعضها البعض عبر شبكة التيار المستمر، قادر على زيادة مرونة و موثوقية أنظمة النقل. تثير استخدامات شبكة التيار المستمر متعددة الأطراف اهتمامًا متجددًا بشبكة التيار المستمر المتشابكة الدولية "الشبكات الفائقة (Supergrid)" ، والتي تسمح بدمج المزيد من مصادر الطاقة المتجددة. حاليًا، هناك تقنيتان للمحولات تعتمدان على الجهد و التيار (VSC و CSC) تستخدم في شبكة (HVDC). قد لا تكون تقنية CSC اقتراحًا جيدًا في تطوير MTDC لأنها تحتاج إلى عكس قطبية الجهد أثناء انعكاس تدفق الطاقة. من ناحية أخرى، لا تحتاج تقنية VSC إلى عكس القطبية لتغيير اتجاه تدفق الطاقة ، لذلك يبدو أن MTDC مع VSC هو الحل الأفضل. الهدف الرئيسي من هذه الأطروحة هو تطوير ونمذجة والتحكم في طبولوجيا مختلفة لنظام VSC-MTDC. تم تطوير وتنفيذ استراتيجيات مختلفة تعتمد على التحكم في جهد التيار المستمر ، السيطرة على نظام التشغيل الرئيسي ،هامش التوتر، التحكم في التدلي والتحكم في تدلي النطاق الميت. تم التحقق من صحة تنفيذ استراتيجيات التحكم وتأسيسها باستخدام برنامج PSCAD / EMTDC وتم تطبيق سيناريوهات مختلفة لإظهار جدوى ومتانة نظام MTDC.

Résumé (Français) :

Résumé

En raison des récents développements de la technologie électronique de puissance, le système de transport en courant continu à haute tension (CCHT ou HVDC) est devenu une alternative pour le transport de puissance, en particulier sur de longues distances. Compte tenu du nombre croissant des connexions HVDC point-à-point, il pourrait être bénéfique de les connecter directement plutôt qu'à travers des réseaux DC, basé sur des systèmes HVDC multi-terminaux (MTDC), qui consistent en plus de deux stations de conversion connectées, et capable d'augmenter la flexibilité et la fiabilité des systèmes de transmission. Les utilisations du réseau MTDC suscitent un regain d'intérêt pour le réseau DC maillé international « Supergrid », qui permet d'intégrer davantage de sources d'énergie renouvelable (RES) peuvent être intégrées. Actuellement, deux technologies de convertisseurs basés sur des convertisseurs de source de tension et de courant (VSC et CSC) sont utilisées dans le réseau HVDC. La technologie CSC n'est peut-être pas une bonne suggestion dans le développement du MTDC car elle nécessite une inversion de la polarité de la tension lors de l'inversion du flux de puissance. D'autre part, la technologie VSC n'a pas besoin d'une inversion de polarité pour changer la direction du flux d'énergie, donc un réseau MTDC avec des VSC semble être une meilleure solution. L'objectif principal de cette thèse est de développer, modéliser et contrôler différentes topologies d'un système VSC-MTDC. Différentes stratégies basées sur le contrôle de la tension continue ont été développées et mises en œuvre à savoir: la commande maître-esclave, marge de tension, contrôle du statisme et finalement le contrôle du statisme à bande morte. L'implémentation des stratégies de commande a été validée et établie à l'aide de logiciel PSCAD/EMTDC et différents scénarios ont été appliqués pour montrer la faisabilité et la robustesse du système MTDC.

Abstract (English) :

Abstract

Due to the recent developments in power electronic technology, High-Voltage Direct Current (HVDC) transmission system has become an alternative for transmitting power especially over long distances. With the growing number of point-to-point HVDC connections, it may be beneficial to connect them directly together than through DC grid, based on the multi-terminal HVDC (MTDC) system, which consists of more than two converter stations connecting together through a DC grid, is able to increase the flexibility and reliability of transmission systems. The MTDC grid uses are sparking renewed interest in the international meshed DC grid “Supergrid”, which allows more renewable energy sources (RES) to be integrated. Currently, two technologies converters which are based on voltage and current source converter (VSC and CSC) are used in HVDC grid. The CSC technologie is may not be a good suggestion in developing MTDC because it needs a reversal of voltage polarity during the reversal of power flow. On the other hand, the VSC technologie doesn’t need a reversal of polarity for changing the direction of power flow, therefore MTDC with VSC seems to be a better solution. The main objective of this thesis is to develop, modeling and control different topologies of a VSC-MTDC system. Differents strategies based on DC voltage control were developped and implemented, master slave, voltage margin, droop control and dead band droop control. The implementation of control strategies were validated and established using PSCAD/EMTDC and different case scenarios were applied to show its feasibility and robustness of the MTDC system.