Soutenance mémoire
Caractéristiques du régime de la ligne à grande distance
Les lignes à grandes distances sont utilisées pour relier les centres de production aux centres de consommation éloignés ou bien pour relier deux réseaux différents éloignés l’un de l’autre ; jouant ainsi le rôle de ligne d’interconnexion. Les paramètres de la ligne sont repartis le long de la ligne. L’effet de cette répartition ne peut avoir d’impact sur les régimes de la ligne que dans le cas des grandes longueurs. Une ligne, en général est dite de grande longueur lorsque cette dernière dépasse 250 km. Dans ce cas, le modèle est défini par ce qu’on appelle les équations des lignes à grandes distances, qui expriment la tension et le courant à n’importe quel point de la ligne.
Analyse des réseaux électriques à grande distance
Particularités de la ligne à grande distance
La ligne à grande distance présente des particularités à savoir :
– Distribution des paramètres le long de la ligne ;
– Mise en jeu des grandes quantités d’énergie ; donc grande quantité de puissance réactive ;
– Sensibilité à la variation des paramètres du régime ;
– Difficulté de contrôle des régimes ;
– Des grands flux des puissances réactives limitent la puissance maximale utile à transmettre ;
– Les régimes de minimum de charge et de marche à vide posent des problèmes de tension ;
-Le transport de l’énergie à grande distance s’effectue à la propagation des ondes des champs électromagnétiques.
Sous l’application des champs électromotrices apparaissent le champ électrique entre la phase et la terre, et le champ magnétique à l’intérieur et l’extérieur du conducteur ; ces deux champs (E, H) interagissent et donnent lieu à une onde électromagnétique. Cette onde se déplace le long de la ligne avec une vitesse C déterminée pour une ligne de longueur finie et de charge voulue, l’onde électromagnétique est la superposition par deux ondes : onde incidente et onde réfléchie. La vitesse d’onde résultante dépend de la charge.
Application de l’électronique de puissance dans le domaine de conversion de l’énergie
Dans le domaine de grandes puissances, les montages et les systèmes de commande électronique prennent de plus en plus d’importance. On limitera notre étude à l’utilisation des deux composants de base que l’on retrouve dans le domaine de conversion du courant alternatif en courant continu et également le contraire.
Application des redresseurs
Les montages redresseurs, souvent appelés simplement redresseurs, sont les convertisseurs de l’électronique de puissance qui assurent directement la conversion alternatif-continu. Alimentés par une source de tension alternative monophasée ou polyphasée, ils permettent d’alimenter en courant continu le récepteur branché à leur sortie. On utilise un redresseur chaque fois que l’on a besoin de continu alors que l’énergie électrique est disponible en alternatif. Comme c’est sous cette seconde forme que l’énergie électrique est presque toujours générée et distribuée, les redresseurs ont un très vaste domaine d’applications .
Les redresseurs à diodes ou redresseurs non contrôlés, ne permettent pas de faire varier le rapport entre la ou les tensions alternatives d’entrée et la tension continue de sortie. De plus, ils sont irréversibles, c’est-à-dire que la puissance ne peut aller que du côté alternatif vers le côté continu.
Les redresseurs à thyristors ou redresseurs contrôlés, permettent, pour une tension alternative d’entrée fixée, de faire varier la tension continue de sortie. Ils sont de plus réversibles ; lorsqu’ils assurent le transfert de puissance du côté continu vers le côté alternatif, on dit qu’ils fonctionnent en onduleurs non autonomes.
Les trois types de montages redresseurs
Pour obtenir une tension continue, on redresse un ensemble de q tensions alternatives, d’ordinaire supposées sinusoïdales et formant un système polyphasé équilibré (nombre de phases q). Ces tensions peuvent être les tensions aux bornes d’un alternateur. Généralement, elles sont fournies par le réseau monophasé ou plus souvent, par le réseau triphasé, d’ordinaire par l’intermédiaire d’un transformateur. On distingue trois types de montages :
1. Pq : montages avec source en étoile et un seul commutateur ou redresseur « simple alternance» ;
2. PDq : montages avec source en étoile et un seul commutateur ou redresseurs « en pont» avec source étoilée ;
3. Sq : montages avec source en polygone et deux commutateurs ou redresseurs « en pont» avec source polygonale. Ces trois montages sont le plus communément utilisés pour le redressement de tensions triphasées.
Principe de l’étude d’un montage
L’étude d’un montage doit servir, pour le concepteur, à déterminer les caractéristiques de chaque élément constitutif (transformateur, diodes, thyristors,…). Elle doit également permettre de calculer et définir les protections contre des échauffements dus à des surtensions ou surcourants (dus à des courts-circuits) éventuels.
On procède en général en deux étapes :
a- Etude des tensions (de l’entrée vers la sortie) : En partant des tensions alternatives à l’entrée, on calcule la tension redressée à vide et la tension maximale aux bornes des semi-conducteurs.
Pour cette étude on suppose négligeables les impédances de la source et des éléments du montage, ce qui est réalisable compte tenu des faibles chutes de tension qu’elles occasionnent.
b- Etude des courants (de la sortie vers l’entrée) : A partir du courant débité supposé continu, on calcule la valeur du courant dans les semi-conducteurs ainsi que dans les enroulements secondaires et primaires du transformateur. Les chutes de tension dues aux impédances citées précédemment sont négligées.
Problèmes posés par les convertisseurs de redressement lors de leurs opérations
Lors de l’étude de fonctionnement du convertisseur de redressement on n’a présenté que les caractéristiques de base pour un fonctionnement idéalisé. On ignore l’effet de l’impédance de coté source alternative d’alimentation et on se concentre uniquement sur les caractéristiques de base des différents types des convertisseurs de redressement. Dans cette partie, l’analyse de ce montage de redressement sera élargie, on introduit l’effet de l’inductance de source.
Etude du phénomène d’empiétement dans les redresseurs non commandés
Lors du fonctionnement idéalisé, le transport ou la commutation du courant d’un semi conducteur à un autre dans les branches des convertisseurs est instantané. Mais en pratique, dans le circuit d’alimentation de côté source il y a présence d’inductance et de résistance. Dans ce cas, réellement le courant prendra un temps t pour faire le transfert d’une branche à une autre du convertisseur. Le courant lors de la commutation a été retardé, en prenant un temps bien déterminé pour tomber vers «0» par l’intermédiaire du semi conducteur qui va cesser de conduire et d’augmenter de la même façon par l’autre semi conducteur qui va prendre la relève du fonctionnement.
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Table des matières
Introduction générale
Chapitre I : Caractéristiques du régime de la ligne à grande distance
I-1 Introduction
I-2 Analyse des réseaux électriques à grande distance
I-2-1 Particularités de la ligne à grande distance
I-2-2 Modèle mathématique de la ligne de transport
I-2-3 Equation d’état
I-2-4 Complément de l’analyse des réseaux à grandes distances
I-3 Modèle étudié
I-4 Analyse des résultats
I-5 Conclusion
Chapitre II : Application de l’électronique de puissance dans le domaine de conversion de l’énergie
II-1 Application des redresseurs
II-1-1 Introduction
II-1-2 Les trois types de montages redresseurs
II-1-3 Principe de l’étude d’un montage
II-2 Redressement non commandé (diodes)
II-2-1 Redresseur P3 : Redresseur triphasé
II-2-2 Redresseur parallèle double PD3
II-2-3 Redresseur de type série S3
II-2-4 Etude de la tension redressée
II-3 Redressement commandé (à thyristors)
II-3-1 Redresseur P3 : Redresseur triphasé
II-3-2 Redresseur PD3
II-3-3 Redresseur S3
II-3-4 Valeur moyenne de la tension redressée
II-4 Grandeurs caractéristiques d’un montage redresseur
II-5 Groupements des convertisseurs « Montages complexes »
II-5-1 Groupement en série
II-5-1-1 Groupements en série des redresseurs à diodes
II-5-1-2 Groupements en série des redresseurs à thyristors
II-5-1-3 Tension du côté continu
II-5-1-4 Courant du côté alternatif
II-6 Problèmes posés par les convertisseurs de redressement lors de leurs opérations
II-6-1 Problèmes posés par les convertisseurs de redressement lors de leurs opérations
II-6-2 Analyse du phénomène d’empiétement
II-6-3 Détermination de la tension redressée en fonction de l’angle d’empiétement γ
II-7 Phénomène d’empiétement dans les convertisseurs à redressement commandé
II-7-1 Montage triphasé p point neutre
II-7-2 Analyse du phénomène d’empiétement
II-7-3 Détermination de la tension redressée en fonction de l’angle d’empiétement γ
II-7-4 Effet de l’empiétement sur les formes d’ondes de la tension redressée des autres montages
II-7-5 Analyse des résultats
II-8 Applications des onduleurs
II-8-1 Notions sur les onduleurs
II-8-2 Classification des onduleurs
II-8-3 Types d’onduleurs autonomes de tension
Les onduleurs monophasés
Les onduleurs triphasés
II-8-4 Les onduleurs multiniveaux
II-8-5 Principe de fonctionnement de l’onduleur triphasé
II-8-6 Types de commandes
II-8-7 La modulation sinusoïdale avec porteuse bidirectionnelle
II-8-8 Analyse spectrale
II-9 Caractéristiques fondamentales des liaisons utilisant des convertisseurs source de tension
II-10 Analyse des résultats
II-11 Conclusion
Chapitre III : Transport de l’énergie électrique à courant continu
III-1 Introduction
III-2 Aperçu historique
III-3 Particularité d’une ligne de transport de l’énergie électrique à courant continu
III-4 Domaine d’application de transport à courant continu
III-5 Conception des stations de conversion à thyristor
III-6 Rôle de HVDC
III-7 Les composants d’une ligne à courant continu
III-8 Topologie d’une ligne de transport à courant continu
III-9 Les perturbations harmoniques dans les stations de conversion 62
III-9-1 Harmoniques d’un signal périodique
III-9-2 Décomposition en série de fourrier
III-9-3 Analyse d’un signal
III-9-4 Effet des harmoniques
III-9-5 Les harmoniques dans les stations de conversion
III-9-6 Modélisation de la ligne de transport HVDC
III-9-6-1 Modélisation suivant la composante continue
III-9-6-2 Modélisation suivant la composante harmonique
III-9-6-3 Analyse des résultats
III-10 Solution de filtrage
III-10-1 Filtrage passif
III-10-2 Filtrage résonant
III-10-3 Filtrage actif
Conclusion générale
