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L'exploitation des réseaux électriques avec l'électronique de puissance (Traité EGEM série Génie électrique)

De
255 pages
Cet ouvrage traite de l'utilisation des ressources offertes par l'électronique de puissance pour l'exploitation des réseaux de transport et de distribution de l'énergie électrique. Il complète les deux précédents ouvrages consacrés à l'exploitation des réseaux électriques, à savoir "Commande et régulation des réseaux électriques" et "Stabilité et sauvegarde des réseaux électriques" du traité EGEM. Il rassemble 10 contributions, constituant autant de chapitres, rédigés par six spécialistes du monde universitaire. Son objectif est de présenter l'éventail des dispositifs de réglage réalisables grâce à l'électronique de puissance, de faire un état de l'art et surtout de fournir une solide base de réflexion pour les recherches et développements en matière de conception et de mise en oeuvre de ces dispositifs pour l'exploitation des réseaux électriques, en mettant l'accent sur les problèmes de modélisation et de commande. Il s'adresse aux praticiens, aux scientifiques et aux chercheurs tant du secteur de l'énergie électrique que de celui de l'électronique de puissance.
L'électronique de puissance : une réponse aux nouvelles contraintes sur les réseaux électriques de transport et de distribution de l'énergie électrique -M. Crappe. Réseaux de transport en régime -J. Trécat. Les composants et les structures de l'électronique de puissance -M. Crappe. Classification et inventaire des FACTS -M. Crappe, S. Dupuis. Les liaisons à haute tension continue -J. Trécat. Éléments de modélisation -S. Bacha, I. Etxeberria-Otadui. Modélisation des briques de base -S. Bacha, Ch. Gombert. Modélisation et commande de l'onduleur de tension. Application au STATCOM -Ch. Gombert, S. Bacha. Compensateurs statiques de puissance réactive (SVC). Réglage de tension -I. Etxeberria-Otadui, S. Bacha. Convertisseurs dédiés à la distribution électrique : qualité de l'énergie -I. Etxeberria-Otadui, S. Bacha. Index.
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Avant-propos
Cet ouvrage traite de lutilisation des ressources offertes par lélectronique de puissance pour lexploitation des réseaux de transport et de distribution de lénergie électrique. Il complète les deux précédents traités EGEM consacrés à lexploitation des réseaux électriques, à savoirCommande et régulation des réseaux électriqueset Stabilité et sauvegarde des réseaux électriques. Il rassemble dix contributions, constituant autant de chapitres, rédigés par six spécialistes du monde universitaire, de la faculté polytechnique de Mons pour les cinq premiers chapitres et du laboratoire délectrotechnique de Grenoble pour les cinq suivants. Son objectif est de présenter léventail des dispositifs de réglage réalisables grâce à lélectronique de puissance, de faire un état de lart et surtout de fournir une solide base de réflexion pour les recherches et développements en matière de conception et de mise en uvre de ces dispositifs pour lexploitation des réseaux électriques. Il sadresse aux praticiens, aux scientifiques et aux chercheurs tant du secteur de lénergie électrique que de celui de lélectronique de puissance.
Le maintien de la sûreté du système électrique en Europe pose actuellement de plus en plus de problèmes en raison de la profonde mutation subie par ce système sous la pression de la libéralisation du marché de lénergie électrique, avec un accroissement considérable des interconnexions et des échanges de puissance, concomitante à des nouvelles contraintes environnementales et économiques. Le recours à des dispositifs de réglage rapides, comme le permet lélectronique de puissance, pourrait dans lavenir simposer de plus en plus pour résoudre des problèmes de stabilité, de gestion optimale des capacités de transport, damortissement doscillations de puissance, et de maintien du plan de tension De nombreuses questions se posent toutefois pour lintégration de ces dispositifs dans les réseaux de transport, en matière notamment de localisation optimale, de commande, dinteractions entre eux et avec des équipements à dynamique de réglage très différente. Lanalyse de ces questions passe, bien évidemment, aujourdhui par la simulation numérique
18 Réseaux électriques avec lélectronique de puissance
avec à la fois des approches fréquentielle et temporelle et une large gamme de constantes de temps. Il est, dès lors, essentiel de concevoir des modèles adéquats des dispositifs électroniques de puissance et de leur commande. Cest la raison pour laquelle, ce traité fait une très large part aux aspects généraux de modélisation et de commande et à leur application à lélectronique de puissance.
Les réseaux de distribution de lénergie électrique, appelés à accueillir de la production décentralisée et devenir ainsi des circuits actifs, et à être confrontés en plus à des problèmes de qualité de lénergie fournie, ouvrent aussi un vaste champ dapplication pour des dispositifs électronique de puissance, comme interfaces entre la production décentralisée et le réseau et comme équipements de maintien de la qualité de lénergie (filtres actifs, compensateurs, alimentations sans interruptions).
Les matières traitées dans cet ouvrage ont été choisies de manière à aborder une grande partie de la vaste problématique du sujet. Louvrage traite ainsi successivement dans les cinq premiers chapitres : de lélectronique de puissance comme solution aux nouvelles contraintes sur les réseaux de transport et de distribution de lénergie électrique ; du comportement de régime des réseaux de transport pour rappeler les lois de réglage ; des composants et des structures propres à lélectronique de puissance ; dune classification des dispositifs possibles désignés sous lappellation FACTS (flexible alternative current transmission systems) avec linventaire des installations actuelles de par le monde et enfin des liaisons à haute tension continue, équipements précurseurs dans lutilisation de lélectronique de puissance en réseaux électriques. Deux chapitres sont ensuite consacrés aux aspects fondamentaux de la modélisation et de la commande et à leur application aux dispositifs électroniques de puissance. Les deux chapitres suivants étudient en détail la modélisation et la commande de deux exemples importants de dispositifs, respectivement le STATCOM basé sur londuleur de tension à composants semi-conducteurs entièrement contrôlables et le SVC à thyristors. Pour ce dernier dispositif, de loin le plus utilisé actuellement, une application ferroviaire est décrite du cahier des charges à la réalisation et aux essais de validation. Enfin, le dernier chapitre aborde la problématique des convertisseurs électroniques dédiés aux réseaux de distribution pour lamélioration de la qualité de lénergie, en mettant laccent sur les techniques de commande.
Je remercie chaleureusement tous les collègues qui ont participé à la rédaction de ce traité, en particulier Madame Stéphanie Dupuis de la faculté polytechnique de Mons, pour avoir en plus assuré la mise en forme des différentes contributions. Ce traité sur les FACTS, commencé il y a un certain temps déjà, naurait pas abouti sans laide récente du Professeur Seddik Bacha. Je lui témoigne toute ma gratitude pour son apport personnel dans la rédaction et la coordination des cinq chapitres
Avant-propos 19
essentiels en matière de modélisation et de commande des dispositifs FACTS avec son équipe du laboratoire délectrotechnique de Grenoble. Je remercie aussi le Professeur Jean-Paul Ferrieux de luniversité Joseph Fourier de Grenoble pour avoir accepté de relire le chapitre 3.
Si ce traité pouvait constituer un outil de réflexion pour les recherches et études en matières de conception et de mise en uvre de dispositifs électroniques de puissance pour lexploitation des réseaux dénergie électrique, il aurait largement atteint son objectif.
Michel CRAPPE
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