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RÉSUMÉ
Cet ensemble de trois articles porte sur les stations de conversion des liaisons à courant continu haute tension (HVDC) utilisant des convertisseurs source de tension (VSC). Il est structuré en trois volets successifs : le premier présente les principes généraux, le second aborde les stratégies de contrôle et de protection, et le dernier traite des modèles et études associés. Ce second article traite spécifiquement des systèmes de contrôle et de protection des stations de conversion pour les liaisons à courant continu haute tension utilisant des convertisseurs source de tension. Les principes de base de contrôle de ce type de convertisseur sont décrits en s'appuyant sur des justifications théoriques. Ensuite les différentes couches de contrôle sont présentées. Enfin un aperçu des stratégies de protection de ces convertisseurs est fourni dans la dernière section.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre Rault : Ingénieur - RTE, France
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Sébastien Dennetière : Ingénieur - RTE, France
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Hani Saad : Ingénieur - ACDC Transient, France
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Anton Stepanov : Ingénieur - PGSTech, Canada
INTRODUCTION
Cet article constitue le deuxième volet de la série « Stations de conversion source de tension pour le transport de l’énergie électrique en courant continu ». Il fait suite au premier article [D 4 764], qui présente les principes généraux et les éléments constitutifs des stations HVDC-VSC. Ce deuxième article est consacré aux principes de contrôle-commande et de protection des stations à convertisseurs modulaires multiniveaux (MMC). Il décrit les structures de contrôle couramment mises en œuvre, les mécanismes de régulation associés, ainsi que les dispositifs de protection spécifiques à ce type d’architecture. Ces notions sont essentielles pour comprendre le comportement dynamique de la station, qui sera illustré dans le troisième article [D 4 766] à travers des études et simulations électrotechniques.
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MOTS-CLÉS
courant continu haute tension convertisseur source de tension transport de l'électricité contrôle-commande
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Équations différentielles principales d’un convertisseur MMCArticle inclus dans l'offre
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2. Principe de contrôle-commande de la puissance d’un convertisseur connecté au réseau CA
Un convertisseur VSC est une source de tension contrôlable connecté en série à une inductance. Lorsque celui-ci est raccordé à un réseau électrique dont la tension est établie, il est possible de contrôler les puissances active et réactive grâce au contrôle du courant à travers l’inductance de couplage. Un schéma de principe est montré en figure 2a alors que sa représentation de Fresnel associée est en figure 2b. L’inductance représentée dans le schéma de la figure 2, correspond à la somme de l’inductance de fuite du transformateur et de celle du convertisseur pour les convertisseurs à base de valve à commutation, alors qu’elle correspond à la somme de l’inductance de fuite du transformateur et la moitié de l’inductance de demi-bras pour ceux à base de valve source de tension (voir équation (18)).
Les puissances active et réactive échangées au niveau du réseau dépendent du courant qui traverse l’inductance :
avec P la puissance active, Q la puissance réactive, Vg la tension phase-terre efficace du réseau au point de raccordement de la station de conversion, Is le courant efficace du...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ROHNER (S.), BERNET (S.), HILLER (M.), SOMMER (R.) - Analysis and Simulation of a 6 kV, 6 MVA Modular Multilevel Converter. - IEEE Industrial Electronics Annual Conference, Porto (2009).
-
(2) - WORKING GROUP B4.57 - Guide for the Development of Models for HVDC Converters in a HVDC Grid. - CIGRE Technical Brochure, vol. 604 (2014).
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(3) - ANDERSON (P.M.), FOUAD (A.A.) - Power system control and stability. - John Wiley & Sons (2008).
-
(4) - ZHANG (L.) - Modeling and Control of VSC-HVDC links connected to weak AC systems. - Stockholm: KTH University (2010).
-
(5) - SCHÖLL (C.) - Design and Simulation-based Comparison of Grid-Forming Converter Control Concepts. - 20th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Power Plants (2021).
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