Stratégies de commande et réglage des bus continus dédiés aux systèmes de production d'énergies éolienne et solaire

Stratégie de commande et réglage du bus continu dédiée aux systèmes de production d'énergie éolienne et solaire

2.4.2 LES CONVERTISSEURS STATIQUES DU SYSTEME

Les convertisseurs de puissance doivent permettre d'associer deux sources de tension, en l'occurrence la source principale d'énergie et l'organe de stockage.

Leur rôle principal sera donc de gérer les grandeurs électriques échangées entre ces deux éléments.

Accessoirement il pourra également avoir à charge de réaliser l'adaptation entre les niveaux nominaux de tension des différents éléments constitutifs du système.

A ce rôle le convertisseur statique peuvent être considéré comme des alimentations en tension et/ou courant alternatif ou continu.

2.4.2.1 ALIMENTATION DU BUS CONTINU

Pour alimenter directement en tension continue le bus DC à condensateur, l'on se sert généralement de deux types de convertisseur statique :

· un convertisseur AC-DC (redresseur) lorsque la source principale d'énergie est un aérogénérateur,

· un convertisseur DC-DC (hacheur) lorsque la source principale d'énergie est une cellule photovoltaïque

·

·

2.4.2.1.1 LE CONVERTISSEUR AC-DC (Redresseur)

Le convertisseur alternatif-continu utilisé dans le système pour connecter l'aérogénérateur sur le bus continu est une classique structure de redresseur caractérisé par un montage en pont triphasé mixte (à diodes et thyristors) présenté par la figure suivante :

Fig. 2.14. Montage redresseur en pont triphasé mixte alimentant un bus continu.

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Un redresseur est un convertisseur AC-DC qui fournie une tension continue lorsqu'il est alimenté par une tension alternative.

Symbole :

Fig. 2.15 Symbole d'un redresseur.

De nombreux types de ce montage (type parallèle avec source montée en étoile : P2 P3 P6 ; type série avec source montée en triangle : S3 S6 ...) redresseur formé à partir des diodes et/ou des thyristors sont rependus dans le milieu industriel.

Dans le montage présenté figure, la régulation de la tension du bus continu _Ubus consiste à contrôler le système triphasé sinusoïdal de tension (u1, u2, u3 ) afin de générer une grandeur de référence de la tension de bus continu.

La relation entre les tensions alternatives alimentant le pont découle de conditions posées aux tensions.

Tension redressée :

La valeur moyenne de la tension redressée donnée par le groupe de commutateur plus positif formé par des thyristors est :

q ð v - v = V sin .cos á M 0 ð M q

(2.11)

Celle de la tension délivrée par le commutateur plus négatif formé par des diodes est :

q v - v = - V sin N 0 ð M

ð q

(2.12)

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La valeur moyenne est donnée par :

Ud=(vM-v0)moy-(vN-v0) (2.13)

q ð U = ( V sin ).(1 + cos á ) d ð M q

(2.14)

q ð

Or d0

U = 2 V sin (2.15)
ð M q

1 + cosá

D'où d

U=U (2.16)

d0 2

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Le nombre de tensions alternatives à redresser est noté q=3. á correspond à l'angle d'allumage des semi-conducteurs.

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2.4.2.1.2 LE CONVERTISSEUR DC-DC (Hacheur)

La conversion d'énergie côté source du système est assurée par un hacheur lorsque la source d'énergie connectée sur le bus continu est un module solaire.

Le hacheur est un convertisseur statique doté d'un ou plusieurs interrupteurs commandés, utilisés pour varier de façon périodique la valeur de la tension d'une source de tension continue constante. Il est généralement utilisé comme variateur de courant ou tension continue dans les applications industrielles en permettant en ce sens d'élever et/ou d'abaisser une tension d'alimentation continue fixe, donnée.

A cet effet on parlera de :

· hacheur élévateur, lorsque la tension délivrée est supérieure à la tension appliquée à l'entrée ;

· hacheur abaisseur dans le cas contraire ;

· hacheur inductif lorsqu'il réalise de manière successive ces deux opérations.

Les convertisseurs DC-DC utilisés dans notre système de conversion sont considérés comme étant des sources de tension ou courant de régulation : ce sont donc des régulateurs.

Symbole :

Fig. 2.16. Symbole d'un hacheur

Parmi les variantes de hacheurs utilisables dans notre système de conversion pour connecter la source principale ; nous citerons le hacheur élévateur classique :

Hacheur élévateur (parallèle) classique :

Fig.2.17. Modèle électrique du hacheur élévateur

Les caractéristiques du hacheur élévateur sont définies par :

> la tension d'alimentation U_e de valeur moyenne constante, > la tension de sortie u_s d'expression,

> la puissance utile nominalep= u _s .i s

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> la fréquence de découpage :

f déc

1

= avec T déc = t _e + t d
T déc

Td _éc est la période de découpage du hacheur

t_e et t_d représentent respectivement le temps d'enclenchement et le temps de
déclenchement du semi-conducteur commandé.

· L'ondulation du courant d'entrée i_L (pour des raisons de volume, les énergies maximal stockées dans les inductances sont limitées) et l'ondulation de la tension de sortie.