3.4.1 Les inductances de point neutre
Dans le cas de convertisseurs MMC de topologie monopolaire symétrique, les équipements connectés au secondaire du transformateur de conversion (côté convertisseur) sont reliés à un système flottant sans référence à la terre. Des inductances de très grande valeur (plusieurs kH) sont généralement utilisées entre le transformateur et le convertisseur pour éviter que du courant continu ne parte dans les bobinages du transformateur et tout en gardant une impédance très grande à 50 Hz.
Étant donné la valeur très importante de ces inductances, une composante continue même de faible amplitude sur les tensions à leurs bornes est suffisante pour les conduire dans un état saturé. Il est donc important de modéliser la saturation de ces matériels.
3.4.2 Les inductances de demi-bras
Les inductances de demi-bras sont connectées en série avec les sous-modules. Elles peuvent être raccordées côté CC ou côté CA. Leurs principales fonctions sont :
Limitation du courant circulaire pour en faciliter le contrôle
Limitation de la valeur du courant de défaut
Contribution à l'impédance d'interface entre le réseau CA et la partie CC.
Ces composants peuvent être modélisés par des inductances pures. Il est parfois nécessaire de placer une résistance en parallèle de ces inductances afin de limiter l'apparition d'oscillations numériques. Ces oscillations peuvent apparaître lorsque la méthode trapézoïdale est utilisée sans méthode de réduction des oscillations numériques comme [46][46]. Ces inductances sont particulièrement sensibles à cette problématique car elles sont en série avec les IGBT/diodes qui génèrent des variations très brutales du courant dans les demis bras.
3.4.3 Les parafoudres
Les parafoudres sont généralement utilisés pour des questions de coordination d'isolement dans les postes électriques. Ils limitent les surtensions à fronts rapides comme celles provoquées par des impacts de foudre ou des manœuvres de composants inductifs.
Dans les stations de conversion VSC de type MMC, deux types de parafoudres sont utilisés :
Les parafoudres servant à limiter les surtensions rapides dues à la foudre et à la manœuvre. Ces parafoudres ont des capacités énergétiques relativement limitées (quelques dizaines ou centaine de kJ).
Les parafoudres servant à limiter les surtensions temporaires induites par des défauts proches des convertisseurs. Ces parafoudres ont des capacités énergétiques très importantes (plusieurs dizaines de MJ) étant donné la durée des surtensions.
Le positionnement des parafoudres dans une station de conversion VSC-MMC est présenté à la Figure 3-35. La localisation des parafoudres du premier type sont identifiés avec des croix simples. La localisation des parafoudres du deuxième type sont identifiés avec des croix dans un carré.
Figure 3-35: Positionnement des parafoudres dans une station de conversion VSC-MMC Les parafoudres connectés aux pôles positifs et négatifs du convertisseur, ainsi que celui connecté au neutre du secondaire (en cas de couplage YY), sont sollicités lors de défauts dans le convertisseur avec la terre. Lorsque ce type de défaut apparaît, le convertisseur n'est plus flottant et les tensions entre les conducteurs et la terre se trouvent référencées par rapport au défaut. Par conséquent des surtensions temporaires se produisent le temps de détecter le défaut, bloquer le convertisseur et ouvrir les disjoncteurs de raccordement. Ces surtensions peuvent donc durer une centaine de millisecondes. Il est ainsi très important de modéliser ces parafoudres pour tous les défauts proches ou dans les convertisseurs. Des exemples de surtensions temporaires suite à des défauts sont présentés dans [47].
Pour les autres parafoudres, il est pertinent de les modéliser uniquement dans des cas très rares d'étude de foudre ou de surtensions très rapides. C'est pourquoi, dans la suite de cette thèse, uniquement les parafoudres limitant les surtensions temporaires sont pris en compte.
3.4.4 Les disjoncteurs et équipements de sectionnement
Les disjoncteurs et sectionneurs utilisés dans les stations de conversion de type VSC MMC sont généralement des équipements identiques à ceux utilisés dans des postes classiques en courant alternatif. Leur modélisation n'est donc pas spécifique à ce type d'application. Il faut noter que la modélisation des disjoncteurs à courant continu ne fait pas partie du périmètre de cette thèse.
SM 1 SM 2 SM n SM 1 SM 2 SM n SM 1 SM 2 SM n SM 1 SM 2 SM n SM 1 SM 2 SM n SM 1 SM 2 SM n x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x YD ou YY x x
3.4.5 Les câbles souterrains et des lignes aériennes sur la partie continue.
Les lignes et de câbles connectés aux convertisseurs jouent un rôle important dans le comportement des liaisons à courant continu. Pour représenter le régime nominal de fonctionnement, les modèles de ces composants doivent être valides pour le courant continu. Ces mêmes modèles sont utilisés pour évaluer le comportement des installations suite à des défauts côté CA et CC. Il est donc fondamental que ces modèles soient valides sur une large bande de fréquences allant de 0 à quelques kHz. Les modèles de type Wideband sont donc nécessaires pour l'étude de ces liaisons.3.5 Conclusions
Ce chapitre a permis de proposer des améliorations pour le Modèle 2a et plus particulièrement pour le calcul des historiques. Le Modèle 2b a été présenté et justifié. Son domaine de validité comparativement au Modèle 2a a été évalué. Ce modèle permet d'avoir des résultats précis sauf si un grand déséquilibre dans les tensions des sous-modules existe.
La modélisation des autres composants des stations de conversion a également été décrite. Un exemple de modélisation de transformateur de conversion avec une validation grâce à des mesures sur site a été présenté.
IMPLÉMENTATION DES MODÈLES DE LIAISONS
VSC DANS DES SIMULATEURS TEMPS RÉELS
Ce chapitre présente les méthodes pour interfacer des systèmes de contrôle commande de convertisseurs VSC-MMC à des simulateurs temps réel.