II.6.1.3 STATCOM:
C'est en 1990 que le premier STATCOM a été
conçu, c'est un convertisseur de tension à base de GTO ou de IGBT
alimenté par des batteries de condensateur, l'ensemble est
connecté parallèlement au réseau à travers un
transformateur de couplage (Figure (II.5-a)). Ce dispositif est l'analogue d'un
compensateur synchrone; car il n'a pas d'inertie mécanique et
présente alors des meilleures caractéristiques telles que sa
dynamique rapide, son faible coût
d'installation et de sa maintenance devant
les compensateurs synchrones.
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Figure II.5 : STATCOM, (a) structure de base, (b) schéma
équivalent.
Le STATCOM permet le même contrôle qu'un SVC mais
avec plus de robustesse, ce dispositif est capable de délivrer la
puissance réactive même si la tension au jeu de barres (noeud de
connexion) est très faible, d'après sa caractéristique on
constate que le courant maximal du STATCOM est indépendant de la tension
du noeud.
Pour un STATCOM idéal, n'ayant pas des pertes actives,
l'équation (II.1) décrit le transfert de puissance
réactive dans le réseau électrique. [1][2].
Si |Vk| > |Vsh|, Qshdevienne positive et le STATCOM absorbe
la puissance réactive.
Si |Vk| < |Vsh|, Qshdevienne négative et le STATCOM
fournie la puissance réactive.
????????h = |Vk|2
????????h - |Vk|.|Vsh|
????????h .Cos (èk-èsh) =|Vk|2-|Vk|.|Vsh|
????????h (II.1)
II.6.1.4 Avantages du STATCOM :
? Bonne réponse à faible tension :
Il est capable de fournir son courant nominal, même
lorsque la tension est presque nulle.
? Bonne réponse dynamique :
Le système répond instantanément,
l'étendue de la plage de l'opération est plus large qu'avec un
SVC classique. Pour un contrôle optimal de la tension, les phases sont
contrôlées séparément pendant les perturbations du
système. Undesigne modulaire du convertisseur permet une adaptation pour
une grande plage de puissances nominales.
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II.6.2 Condensateur série commande par thyristor
(TCSC)
TCSC (Thyristors Controlled Séries Condensateur) est un
dispositif de compensation série à base d'électronique de
puissance. Il est constitué d'une inductance en série avec un
gradateur, l'ensemble monté en parallèle avec une capacité
comme montre la figure (1.6). Connecte en série avec le réseau
pour contrôler le flux de puissance et d'élever la capacité
de transfert des lignes en agissant sur la réactance
????????????????????qui varie selon l'angle de retard à
l'amorçage des thyristors á donné par l'équation
(II.2).Ce type de compensateur est apparu au milieu des années 80.[3]
jLW
????????????????????(????) = (II.2)
????~????-????+????????????(2????) 2 2
~-????????????2
Figure II.6 : (a) Structure d'un TCSC, (b) Schéma
équivalent.
La puissance transmise entre deux jeux de barres du réseau
est donné par l'équation (II.3)
|Vk|.|Vsh|
???????????? = ????????????(???? ???? -
????????) (II.3)
????????????????????
II .6.3 Static Synchronous Series Compensator
(SSSC)
C'est l'un des plus important dispositifs FACTS; similaire
à un STATCOM mais avec une tension de sortie injectée en
série dans la ligne, son schéma de principe est donné par
la figure (II.7). Ce dispositif appelé aussi DVR (Dynamic Voltage
Restorer) est utilisé généralement dans les réseaux
de distribution afin de résoudre les problèmes de qualité
d'énergie tel que les creux de tensions et maintenir ces
dernières à des niveaux constants.
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Figure II.7 : SSSC (a) Structure de base, (b) Schéma
équivalent.
Dans le but d'un fonctionnement stable, ce dispositif performe
les mêmes fonctions d'un SPS (Static Phase Shifter) ou d'une
impédance série variable de compensation : il injecte une tension
en quadrature avec une tension des extrémités de la ligne pour
contrôler le flux de puissance active.
Et comme ce système ne consomme pas de la puissance
réactive à partir du réseau et possède son propre
énergie réactive stockée dans les batteries de
condensateur, il a l'aptitude de contrôler à la fois la puissance
active et réactive. Ces caractéristiques statique tension/courant
est donnée par la figure (II.8).
Figure II.8 : Caractéristiques statique du SSSC
Dans le model adopté pour ce dispositif la valeur de la
source de tension connectée en série de donnée par la
formule (II.4):
????se = |????se |(COSôse
+ jSjflôse)(II.4)
Figure II.9 : Schéma de base d'un UPFC.
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L'amplitude et la phase de ce modèle
Vseetôsesont ajustés en utilisant l'algorithme deNewton
pour satisfaire les puissances active et réactive spécifique qui
transitent ce dispositif.
II.7 Dispositifs FACTS combinés
(série-parallèle)
Les dispositifs FACTS présentés
précédemment permettent d'agir uniquement sur un des trois
paramètres déterminant la puissance transmise dans une ligne
(tension, impédance et angle). Par une combinaison des deux types de
dispositifs (shunt et série), il est possible d'obtenir des dispositifs
hybrides capables de contrôler simultanément les
différentes variables précitées.
II.7.1 Contrôleur de transit de puissance
unifié UPFC
Le contrôleur de transit de puissance unifié UPFC
(Unified Power Flow Controller) est formé de deux convertisseurs de
tension reliés par une liaison à courant continu formée
par un condensateur. Il s'agit en fait de la combinaison d'un STATCOM et d'un
SSSC. Son schéma est représenté à la figure
(II.9).
Le principe de l'UPFC consiste à dériver une
partie du courant circulant dans la ligne pour le réinjecter avec une
phase appropriée. Le convertisseur (1), connecté en
parallèle, a pour fonction de prélever la puissance active et de
la délivrer au convertisseur série (2). Ce dernier
génère une tension Upq, contrôlée en amplitude et en
phase, qui est insérée dans la ligne.
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Le convertisseur shunt peut également
générer de la puissance réactive indépendamment du
transfert de puissance active et ainsi contrôler la tension U i (figure
II.9). L'UPFC permet de contrôler simultanément les trois
paramètres régissant les transits de puissances dans les
lignes.
Il peut de ce fait agir à la fois sur les puissances
active et réactive. En général, il possède trois
variables de commande et peut s'exploiter dans différents modes. Le
convertisseur shunt règle la tension au noeud i, alors que l'autre
branché en série règle les puissances active et
réactive ou la puissance active et la tension au noeud.
II.8 Conclusion
Dans ce chapitre nous avons présenté deux types
de compensation shunt et série appliqués au contrôle des
réseaux électriques; contrôle de la chute de tension par la
compensation de la puissance réactive et celui de la surtension par
l'absorption de la puissance réactive (compensateur shunt) ainsi que le
contrôle du flux de puissance active en utilisant les compensateurs
séries.
Le compensateur shunt (STATCOM) sera traité en
détail dans le prochain chapitre.
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