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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Extrait
Avant-propos
Cet ouvrage traite de lutilisation des ressources offertes par lélectronique de puissance pour lexploitation des réseaux de transport et de distribution de lénergie électrique. Il complète les deux précédents traités EGEM consacrés à lexploitation 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 délectrotechnique de Grenoble pour les cinq suivants. Son objectif est de présenter léventail des dispositifs de réglage réalisables grâce à lélectronique de puissance, de faire un état de lart 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 lexploitation des réseaux électriques. Il sadresse aux praticiens, aux scientifiques et aux chercheurs tant du secteur de lénergie électrique que de celui de lélectronique 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 lénergie 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 lélectronique de puissance, pourrait dans lavenir simposer de plus en plus pour résoudre des problèmes de stabilité, de gestion optimale des capacités de transport, damortissement doscillations de puissance, et de maintien du plan de tension De nombreuses questions se posent toutefois pour lintégration de ces dispositifs dans les réseaux de transport, en matière notamment de localisation optimale, de commande, dinteractions entre eux et avec des équipements à dynamique de réglage très différente. Lanalyse de ces questions passe, bien évidemment, aujourdhui par la simulation numérique
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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. Cest la raison pour laquelle, ce traité fait une très large part aux aspects généraux de modélisation et de commande et à leur application à lélectronique de puissance.
Les réseaux de distribution de lénergie 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 lénergie fournie, ouvrent aussi un vaste champ dapplication pour des dispositifs électronique de puissance, comme interfaces entre la production décentralisée et le réseau et comme équipements de maintien de la qualité de lénergie (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. Louvrage traite ainsi successivement dans les cinq premiers chapitres : de lélectronique de puissance comme solution aux nouvelles contraintes sur les réseaux de transport et de distribution de lénergie électrique ; du comportement de régime des réseaux de transport pour rappeler les lois de réglage ; des composants et des structures propres à lélectronique de puissance ; dune classification des dispositifs possibles désignés sous lappellation FACTS (flexible alternative current transmission systems) avec linventaire des installations actuelles de par le monde et enfin des liaisons à haute tension continue, équipements précurseurs dans lutilisation de lélectronique 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 londuleur 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 lamélioration de la qualité de lénergie, en mettant laccent 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, naurait pas abouti sans laide récente du Professeur Seddik Bacha. Je lui témoigne toute ma gratitude pour son apport personnel dans la rédaction et la coordination des cinq chapitres
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essentiels en matière de modélisation et de commande des dispositifs FACTS avec son équipe du laboratoire délectrotechnique de Grenoble. Je remercie aussi le Professeur Jean-Paul Ferrieux de luniversité 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 lexploitation des réseaux dénergie électrique, il aurait largement atteint son objectif.