Nous proposons dans cette thèse, différents outils de réglage de tension et de gestion de la puissance réactive en fonction des conditions de raccordement des éoliennes au réseau électrique. Trois cas figure sont étudiés : raccordement direct sur un poste source de distribution, raccordement des éoliennes réparties dans un réseau de distribution et raccordement d'un ensemble de parcs éoliens au réseau de transport.Un algorithme de réglage basé sur l'asservissement de la puissance réactive est proposé pour le raccordement direct d'un parc sur un poste source. Un réglage coordonné de tension en présence de régleur en charge est proposé (D-RCT) pour le raccordement des éoliennes reparties dans un réseau de distribution. On propose aussi une version plus décentralisée du réglage coordonné (D2-RCT) qui pourrait être implantée sous forme de système multi-agents intelligents (SMA). Un system de control multi-niveaux est proposé pour le raccordement d'un ensemble de parcs éoliens au réseau de transport. Il permet de répondre de manière optimale à une demande puissance réactive envoyée par le gestionnaire du réseau de transport. Les différents types de réglages proposés sont basés sur des algorithmes d'optimisation multi-objectifs. Afin de valider en temps réel le bon fonctionnement des stratégies de réglages développées ainsi que leurs modes de communication, une implantation expérimentale sous simulateur temps réel RT-Lab a été effectuée. Enfin, les résultats des simulations montrent l'amélioration de l'intégration de la production décentralisée dans les réseaux électriques

Le raccordement des systèmes PV ou des systèmes de recharge des VE au réseau peut avoir des impacts sur le fonctionnement du réseau:• Variation de tension• Déséquilibre de tension entre phases• Impact du caractère intermittent de la ressource solaire• Impact du caractère aléatoire des systèmes de recharge des VE• Injection d'harmoniques de découpage au réseau si les onduleurs ne sont pas munis de filtres efficaces• Interactions harmoniques entre onduleurs à travers le réseau• Injection de courant continu au réseau• Courants de fuite• Impact sur les pertes• Impact sur la congestion en cas de recharge des VE…C'est pourquoi, l'objectif de cette thèse est de développer les stratégies de contrôles/commandes intelligents pour les onduleurs PV et les systèmes de recharge des VE de afin de- réduire le coût total du système PV ou du système de recharge,- augmenter la performance des onduleurs PV raccordés au réseau- augmenter le taux de pénétration des systèmes PV ou de recharge des VE- assurer la continuité de service- participer au réglage de tension et de fréquence du réseau- contribuer à la stabiliser le réseau en cas nécessaire- améliorer la qualité de l'énergie- éviter les congestions…Dans le cadre du travail, la définition des services apportés par systèmes PV ou les systèmes de la recharge des VE est nécessaire. Ces services que les systèmes PV ou les systèmes de recharges qui peuvent apporter au réseau, sont élaborés dans un but prospectif : respect du plan de tension par régulation, absorption/production de puissance réactive selon le besoin, tenue aux creux de tension, amélioration de la qualité.Les études concernées :- Etude des interactions (impacts) entre les onduleurs PV et le réseau- Etude des interactions (impacts) entre les onduleurs de la recharge des VE et le réseau- Définition des services apportés par ces systèmes- Développement et modélisation d'un onduleur bidirectionnel- Développement des systèmes de contrôle/commande intelligent pour ces services:o Réglage de tension. Gestion de congestion. Amélioration de la qualité (ex : harmoniques). Capacité de tenue aux creux de tension. / The connection of PV systems or EV charging systems may impact on the operation of the electrical network:• Voltage variation• Voltage unbalance between phases• Impact of the intermittent nature of the solar resource• Impact of the random nature of EV charging systems• Harmonic injection in the network• DC injection network• Leakage currents• Impact on loss• Impact on congestion in case of EV charging ...Therefore, the objective of this thesis is to develop strategies to control / intelligent controls for PV inverters and charging systems for EVs to- Reduce the total cost of the PV system or charging system,- Increase the performance of PV inverters connected to the network- Increase the penetration of PV or EV charging- Ensure continuity of service- Participate in the regulation of grid voltage and grid frequency- Contribute to stabilize the grid- Improving the quality of energy- Avoid congestions...As part of the work, the definition of services provided by PV systems or EV charging systems is required. These services PV systems or systems that can provide to the network, are developed in a prospective: regulation of the voltage plan, absorption / reactive power as needed, withstand voltage dips, improving quality. Studies concerned:- Study of interactions (impacts) between PV inverters and network- Study of interactions (impacts) between the inverters and EV charging network- Definition of the services provided by these systems- Development and modeling of a bidirectional inverter- Development of control systems / intelligent control for these services: Voltatge controlo Management of congestiono Improved quality (eg harmonics). Ability to ride-through voltage dips.

L’intégration massive de la production d’énergie éolienne intermittente au niveau des réseaux électriques pose un problème de stabilité du système électrique. En effet les caractéristiques sont très différentes de celles de sources conventionnelles maîtrisées par les gestionnaires de réseau. Par conséquent, l’injection de cette énergie induit de nouveaux challenges pour les gestionnaires de réseaux électriques. De plus, les conditions de raccordement évoluent et tendent à ce que toutes les sources participent aux services rendus aux systèmes électriques. Les travaux de cette thèse sont focalisés sur la proposition d’une nouvelle stratégie de commande non-linéaire basée sur la commande par « platitude à une boucle » d’un système de conversion d’énergie éolienne. Cette stratégie de contrôle vise la gestion des interactions au point de connexion par la génération et le suivi de trajectoires de références. De par le fait que toutes les variables du système sont liées à la « sortie plate » de ce système, cette commande procure une rapidité de réponse et une bonne maitrise des régimes transitoires. La mise en œuvre de cette nouvelle stratégie de contrôle pour la constitution d’un parc éolien offshore, capable de satisfaire différentes conditions de raccordement a été simulée avec succès. Plus particulièrement, l’évaluation de l’impact de différents défauts du réseau sur les services proposés (Régulation de fréquence et de tension, la tenue aux creux de tension.) a été réalisée. / The massive integration of intermittent production of wind energy in electrical networks creates an electrical system stability problem. Indeed, its characteristics are very different from those of conventional sources controlled by Grid managers. Therefore, the injection of this energy makes new challenges for power Grid operators. Moreover, the connection conditions are evolving and go towards the situations that all different sources participate into services of electrical systems. This thesis proposes a new nonlinear control strategy based on a « one loop flatness control » of a wind energy conversion system. This control strategy has aim of energy interactions management at the connection point through generation and tracking of reference trajectories. As all system variables are functions of the « flat output » of the system, this control provides fast response and good control in transient state. The application of this new control strategy into an offshore wind farm which is able to satisfy different connection conditions was simulated successfully. Specifically, effects of various grid faults on the proposed ancillary services (frequency and voltage regulation, and low-voltage ride through capabilities) were performed.

Dans le cadre de l'ouverture des marchés de l'électricité à la concurrence, de nouvelles règles doivent régir les relations entre producteur et transporteur d'électricité pour ce qui concerne les services au système tels que la fourniture de puissance réactive. Xu, Kundur et da Silva ont développé une méthode permettant d'évaluer le service rendu, et donc la valeur, d'un MVAr fourni par un générateur en calculant le nombre de MVAr qui doivent être fournis aux nœuds de charge pour maintenir leur tension lorsque le générateur réduit sa production. Nous avons amélioré cette méthode en optimisant l'emplacement et en minimisant la capacité de moyens de compensation permettant de remplacer la production réactive d'un générateur tout en maintenant la tension de chaque nœud dans sa plage acceptable. De plus les capacités de production réactives disponibles auprès d'autres générateurs sont mises à contribution, ce qui permet de prendre en compte la pénurie ou l'abondance de capacités de production. Cette méthode a été appliquée sur un réseau à deux nœuds, puis sur un réseau de test IEEE à 118 nœuds et enfin sur une partie du réseau électrique français. Les résultats obtenus permettent de valoriser chaque MVAr généré en fonction de la localisation du générateur sur le réseau, de l'état de charge du réseau, de la disponibilité des autres producteurs et du niveau de production du générateur. Ainsi les premiers MVAr fournis par un générateur sont difficilement remplaçables par des moyens de compensation et ont donc une valeur plus grande que les derniers qui eux sont facilement remplaçables.

Nous proposons dans cette thèse, différents outils de réglage de tension et de gestion de la puissance réactive en fonction des conditions de raccordement des éoliennes au réseau électrique. Trois cas figure sont étudiés : raccordement direct sur un poste source de distribution, raccordement des éoliennes réparties dans un réseau de distribution et raccordement d’un ensemble de parcs éoliens au réseau de transport.Un algorithme de réglage basé sur l’asservissement de la puissance réactive est proposé pour le raccordement direct d'un parc sur un poste source. Un réglage coordonné de tension en présence de régleur en charge est proposé (D-RCT) pour le raccordement des éoliennes reparties dans un réseau de distribution. On propose aussi une version plus décentralisée du réglage coordonné (D2-RCT) qui pourrait être implantée sous forme de système multi-agents intelligents (SMA). Un system de control multi-niveaux est proposé pour le raccordement d’un ensemble de parcs éoliens au réseau de transport. Il permet de répondre de manière optimale à une demande puissance réactive envoyée par le gestionnaire du réseau de transport. Les différents types de réglages proposés sont basés sur des algorithmes d’optimisation multi-objectifs. Afin de valider en temps réel le bon fonctionnement des stratégies de réglages développées ainsi que leurs modes de communication, une implantation expérimentale sous simulateur temps réel RT-Lab a été effectuée. Enfin, les résultats des simulations montrent l’amélioration de l’intégration de la production décentralisée dans les réseaux électriques / In this PhD dissertation, we propose various voltage and reactive power regulation algorithms for different connection types of the wind farm to the power network. Three connection types are considered here: a wind farm connected directly to the distribution network, dispersed wind turbines connected to the distribution network and a set of wind farms connected to the transmission system.A closed loop controller (Wind Farm Controller) is proposed in case of a directly connected wind farm to the distribution network.A coordinated voltage control in the presence of on load tap changer (D-CVC) is proposed in case of dispersed wind turbines connected to the distribution network. We also propose a more decentralized version of D-CVC named D2-CVC; this version can be also implemented under multi-agent system (MAS).A multi-level control system is proposed in case of a set of wind farms connected to the transmission system. It allows the wind farms to optimally participate at reactive power balancing in transmission network. All the proposed voltage algorithms are based on a multi-objective optimization function. The experimental implementation of these regulation algorithms is run under RT-Lab real-time simulator. It allows validating their real-time operation and their communication modes before the implementation on a real site.The results of the current thesis show the improvement of distributed generation integration in the power system network