Avec le développement de l'éolien, les prescriptions techniques de raccordement de cette technologie obligeront le maintient de sa connexion lors d'incidents sur la tension du réseau électrique. L'enjeu pour le gestionnaire du réseau est de pouvoir utiliser tous les générateurs pour garantir la stabilité du système électrique.A partir d'un modèle dynamique d'une éolienne à base de Machine Asynchrone à Double Alimentation (MADA), une commande vectorielle améliorée a été proposée en prenant en compte la dynamique du flux statorique engendrée par la chute de tension. Les performances supérieures en terme de maintient de la production ont été établies par comparaison avec la méthode de commande classique. Son domaine d'utilisation a été également déterminé.Pendant les creux de tension importants, une protection matérielle (crowbar) est implémentée avec un contrôle de la démagnétisation de la MADA. En outre, de la puissance réactive peut être produite à la fois par la MADA et par le convertisseur connecté au réseau électrique au cours de la défaillance du réseau.Un contrôle vectoriel à hystérésis des courants pour les deux convertisseurs électroniques multiniveaux est proposé et évalué pour améliorer la réponse dynamique de ces convertisseurs et pour réduire les effets des variations des paramètres sur les performances de la commande. Selon la durée du défaut, des objectifs différents de contrôle doivent être réalisés en priorité pour empêcher des surintensités rotoriques et pour fournir de la puissance réactive. Une reconfiguration complète du dispositif de commande de cette éolienne est détaillée pour renforcer le maintient de la production éolienne lors de défaillances

La thèse a trait aux systèmes de l'électronique de puissance dédiés aux applications distribution électrique. Une attention particulière a été portée sur l'amélioration de la qualité de l'énergie. A cet effet, les aspects théoriques et les techniques d'amélioration sont décrits et discutés. Les convertisseurs de l'électronique de puissance à même de répondre à la problématique qualité sont ensuite introduits, modélisés et commandés. Des techniques originales d'identification de perturbations, de gestion des puissances actives et réactives ainsi que des commandes éloignées sont conçues, testées en simulation et analysées. Les applications retenues sont le compensateur série à base d'onduleur de tension et le filtrage actif shunt. Ces résultats sont ensuite confrontés à l'expérimental sur un banc conçu et réalisé à cet effet. L'expérience, si elle a conforté la théorie, a permis également de mettre en exergue les problèmes souvent occultés par la théorie. La conclusion reprend ces constatations et trace les objectifs à court et moyen terme.

Cette thèse a trait au problème de l'apparition des creux de tension dans les réseaux industriels ainsi qu'à l'élaboration d'un outil de simulation spécifique y inhérent. Une introduction est faite autour de la qualité de l'énergie et en particulier le problème des creux de tension, leurs causes et leurs effets les plus notables. Une méthode itérative de modélisation de réseau arborescent est ensuite proposée, elle permet un rapide calcul des répartitions de puissance. La machine à induction, charge principalement présente en réseau industriel est ensuite modélisée en statique en s'appuyant sur des données minimales susceptibles d'être présentes sur le terrain. Des modèles dynamiques de cette machine de divers ordres sont élaborés et compares afin d'allier simplicité et précision. La dernière partie concerne la validation du logiciel élaboré. Ce dernier s'appuie sur un calcul dynamique de répartition de puissance il est testé sûr un réseau type comprenant 14 machines et 3 transformateurs. Les résultats tant en précision qu'en rapidité sont très satisfaisants.

Le fort développement qu'a connu l'énergie éolienne cette dernière décennie en Europe se retrouve aujourd'hui au niveau mondial. Cette croissance a été rendue possible grâce à divers facteurs qui ont guidés les volontés de politique énergétique en faveur de cette énergie. Or un tel développement amène à repenser son intégration dans les systèmes d'énergie électrique. C'est pourquoi les conditions de raccordement qui lui sont imposées évoluent et tendent à ce qu'elle participe aux services système. Ces travaux de thèse s'intéressent à la mise en oeuvre de parcs éoliens basés sur une mixité technologique, capables de satisfaire les nouvelles et futures exigences de raccordement. L'aptitude de différentes technologies d'éoliennes à répondre à différents services est analysée afin de définir les solutions envisageables pour la création de tels parcs éoliens. Ces travaux se conclus sur une étude d'intégration de parcs éoliens mixtes en milieu insulaire.

Cette thèse concerne le couplage des systèmes photovoltaïques (PV) au réseau de distribution du point de vue contrôle/commande et rejet de perturbation. Le raccordement au réseau induit des couplages aux effets parfois indésirables. Le problème majeur est dû aux creux de tension provoqué par des court-circuits, à la foudre ou encore à certaines manœuvres. Dans ce contexte, des déconnexions apparaissent et parfois sont non-jutifiées, tout particulièrement en cas de défaut sur un départ adjacent BT/HTA; en cas d'un fort taux de pénétration de systèmes PV, une telle déconnexion qui serait généralisée peut avoir des conséquences néfastes. Les travaux de cette thèse se sont focalisés sur ce problème de couplage : effet des systèmes PV sur le réseau et réaction des systèmes PV face aux perturbations du réseau. A cet effet, des adaptations aux protections découplage sont proposées pour une intégration harmonieuse du système PV. Des stratégies de gestion de l'énergie ont été également mises au point participation à l'amélioration de la qualité de l'énergie localement et pour la tenue des systèmes PV aux perturbations.

Cette thèse concerne le couplage des systèmes photovoltaïques (PV) au réseau de distribution du point de vue contrôle/commande et rejet de perturbation. Le raccordement au réseau induit des couplages aux effets parfois indésirables. Le problème majeur est dû aux creux de tension provoqué par des court-circuits, à la foudre ou encore à certaines manœuvres. Dans ce contexte, des déconnexions apparaissent et parfois sont non-jutifiées, tout particulièrement en cas de défaut sur un départ adjacent BT/HTA; en cas d'un fort taux de pénétration de systèmes PV, une telle déconnexion qui serait généralisée peut avoir des conséquences néfastes. Les travaux de cette thèse se sont focalisés sur ce problème de couplage : effet des systèmes PV sur le réseau et réaction des systèmes PV face aux perturbations du réseau. A cet effet, des adaptations aux protections découplage sont proposées pour une intégration harmonieuse du système PV. Des stratégies de gestion de l'énergie ont été également mises au point participation à l'amélioration de la qualité de l'énergie localement et pour la tenue des systèmes PV aux perturbations. / This thesis concerns the coupling of photovoltaic (PV) to the distribution network in terms of control/command and disturbance decoupling. The connection of PV system to the grid induces the coupling some unwanted effects. The major problem is due to voltage sags caused by short circuits, lightning or some operations. In this context, disconnections occur and sometimes are unjustifies, especially in case of fault on LV/MV adjacent feeder and in case of a high penetration of PV systems, a such disconnection can provoke adverse consequences. The work of this thesis focused on the problem of coupling: effect of PV systems on the network and reaction of PV system facing network disturbance. For this purpose, adaptations to the decoupling protections are proposed for harmonious integration of PV. Strategies for energy management were also developed participation in improving the quality of local energy and for the holding of PV systems to disturbances.

Avec le développement de l’éolien, les prescriptions techniques de raccordement de cette technologie obligeront le maintient de sa connexion lors d’incidents sur la tension du réseau électrique. L’enjeu pour le gestionnaire du réseau est de pouvoir utiliser tous les générateurs pour garantir la stabilité du système électrique.A partir d’un modèle dynamique d’une éolienne à base de Machine Asynchrone à Double Alimentation (MADA), une commande vectorielle améliorée a été proposée en prenant en compte la dynamique du flux statorique engendrée par la chute de tension. Les performances supérieures en terme de maintient de la production ont été établies par comparaison avec la méthode de commande classique. Son domaine d’utilisation a été également déterminé.Pendant les creux de tension importants, une protection matérielle (crowbar) est implémentée avec un contrôle de la démagnétisation de la MADA. En outre, de la puissance réactive peut être produite à la fois par la MADA et par le convertisseur connecté au réseau électrique au cours de la défaillance du réseau.Un contrôle vectoriel à hystérésis des courants pour les deux convertisseurs électroniques multiniveaux est proposé et évalué pour améliorer la réponse dynamique de ces convertisseurs et pour réduire les effets des variations des paramètres sur les performances de la commande. Selon la durée du défaut, des objectifs différents de contrôle doivent être réalisés en priorité pour empêcher des surintensités rotoriques et pour fournir de la puissance réactive. Une reconfiguration complète du dispositif de commande de cette éolienne est détaillée pour renforcer le maintient de la production éolienne lors de défaillances / With the massive development of wind energy, the technical requirements for connecting this technology will require the improvement of the fault ride-through capability of grid-connected wind turbines. The task for the grid system operator is to use all generators to ensure the stability of the electrical system.From a dynamic model of a Doubly Fed Induction Generator (DFIG) based wind generator, an improved vector control has been proposed by taking into account the dynamics of the magnetic flux, which are generated by the voltage dip. The higher performances have been established by comparison with the conventional control method. The operation domain was also determined.During serious voltage dips, a hysteresis control scheme of the active Crowbar is proposed to protect the system within a demagnetization method of the DFIG. Moreover, additional reactive power can be produced both by the MADA and the grid-side converter in order to support the electric network during the grid fault.A space vector hysteresis current control strategy of both three-level converters is proposed to improve the dynamic response of the system and to reduce the parameter variation effects on the control performanceDepending on the grid fault duration, different control objectives have to be achieved with priority to restrain the rotor over-current or to supply reactive power. Then the reconfiguration scheme of the control strategies of high power DFIG wind turbine system is proposed to enhance the fault ride-through capability of the DFIG system. With this specific methodology, the DFIG can stay connected and can supply maximal reactive current during voltage dips to help voltage recovery

Les convertisseurs électriques sont présents dans tous les équipements électroniques. Les besoins en alimentations stabilisées des appareils et la variabilité des sources d'énergie imposent l'omniprésence des convertisseurs. Dans un environnement embarqué, la conversion, majoritairement DC/DC, subit de multiples contraintes environnementales dues au milieu dans lequel elle évolue, que ce soit dans un aéronef ou un véhicule terrestre. Les équipements ferroviaires doivent ainsi subir des contraintes vibratoires et volumiques fortes imposant à la fois l'absence de pièces mobiles telles que des ventilateurs, ainsi qu'un volume minimal afin de ne pas empiéter sur l'espace utile des cabines de trains.Une contrainte plus spécifique à l'environnement ferroviaire est la très large plage de tension d'alimentation devant être supportée par le convertisseur. Cette plage de tension, s'étendant de 12 V à 154 V, due à la multiplicité des standards électriques de par le monde représente le principal défi à la conception de convertisseurs DC/DC compacts.Dans ce mémoire, les topologies de convertisseurs existantes sont dans un premier temps analysées en fonction des contraintes du cahier des charges. Les deux structures les plus pertinentes sont ensuite étudiées plus profondément, par des simulations comportementales et des modélisations de pertes, afin de confirmer leur pertinence et d'étudier leurs carences.Dans les deux derniers chapitres de ce mémoire, les stratégies de dimensionnement propres à notre application sont décrites. Finalement, les technique de contrôle élaborées spécifiquement pour notre application sont décrites puis testées sur les prototypes des convertisseurs. Les mesures réalisées sur les prototypes ont permis de confirmer l'apport des techniques de contrôle et de dimensionnement décrites précédemment, améliorant significativement les performances des convertisseurs ainsi que l'encombrement de leurs éléments passifs / Electric converters can be found on almost every electronic device. The need for a stabilized power supply and the variability of the power sources make the power converters unavoidable. In embedded applications, the power conversion, mostly DC/DC conversion, must sustain various constraints due to their environment, airborne or in ground vehicles. Devices for railway applications endure severe constraint on their volume and immunity to vibration. Thus, they have to be built without any mobile part including fans, and to be as small as possible to minimize their impact on the payload capacity of the trains.The most specific constraint in railway application is the wide input voltage range sustained by the power converter. This voltage range, from 12 V to 154 V, is due to the large amount of electric standards worldwide. This characteristic is the main challenge for the design of compact DC/DC converters.In this thesis, in a first time the current converters topologies are analysed under the scope of our specifications. Then, the two most relevant structures are more deeply studied. Behavioural simulations and loss models are described, leading to the confirmation of their relevancy and the study of their lacks.In the last two chapters of this thesis, the sizing strategies used to fit our specifications are described. Then, the control techniques elaborated to meet the specificities of our application are described then tested on prototypes. The measurements made on the prototypes have confirmed the gain due to these control techniques and the sizing strategies previously described. These improvements have led to significant improvements in the performance of the converters and in the volume reduction of their passive elements

La qualité de l'énergie électrique concerne tous les acteurs<br />du domaine énergétique, qu'ils soient gestionnaires de<br />réseaux, fournisseurs, producteurs, ou consommateurs d'électricité. <br />Le travail de recherche présenté dans ce <br />mémoire de Doctorat s'inscrit dans le domaine du monitoring de la qualité de l'énergie électrique. <br />Il a pour objectif d'introduire de nouvelles techniques dans <br />l'analyse des problèmes de la qualité de l'énergie électrique. <br />Trois méthodes différentes destinées à l'analyse des perturbations électriques ont été développées et testées.<br />La méthode du vecteur d'espace est dédiée à l'analyse automatique des perturbations électriques. <br />Elle donne detrès bonnes performances dans l'analyse des creux de tension, <br />car elle permet d'isoler, classifier de manière précise et caractériser ce type de perturbations.<br />La méthode des systèmes périodiques permet d'étudier <br />théoriquement la génération et la propagation des perturbations harmoniques au sein d'un réseau électrique.<br />Enfin, la méthode statistique matricielle a pour objectif <br />de représenter statistiquementn des signaux électriques<br />sans perte importante d'information à l'aide de matrices statistiques.

L'énergie éolienne est aujourd'hui devenue incontournable dans le monde de la production<br />d'électricité. Du fait des caractéristiques intrinsèques de cette source d'énergie (intermittence<br />de la source primaire, technologies diverses des générateurs, présence d'interfaces<br />d'électronique de puissance), l'intégration des générateurs éoliens dans les réseaux de<br />distribution pose de réels problèmes en terme d'impacts. Dans la mesure où désormais les<br />normes de raccordement ont été modifiées, il est apparu nécessaire d'étudier si les différentes<br />technologies d'éoliennes présentes sur le marché étaient en capacité de répondre ou non à ces<br />nouvelles contraintes. Ce travail de thèse propose ainsi une comparaison des structures<br />éoliennes existantes à partir de trois thèmes – qualité d'énergie, réaction face aux creux de<br />tension, participation aux services-système –, et analyse les possibilités offertes en terme de<br />contrôle par les structures à vitesse variable.