Prévention de l’instabilité

1. Cartographie d’impédance du réseau

Une identification précise des différentes impédances du réseau doit être effectuée en fonction des distances entre les potentielles sources et les transformateurs utilisés. Ces informations sont en effet primordiales pour s’assurer de la stabilité du microréseau.

Connaissant les différentes impédances, il faut définir un point de couplage commun (PCC), qui sera le point où il faudra garantir en priorité l’approvisionnement stable (point dimensionnant). Dans le cas où toutes les charges sont raccordées sur un bus de tension commun, il est pertinent de considérer l’ensemble des charges agrégé en une seule, raccordée au PCC.

2. Procédure pour garantir la stabilité a. Cas dimensionnant

L’objectif est de garantir la stabilité du système quel que soit les réglages des paramètres de contrôle des différents OST (statisme, gain intégral). De ce fait, il faut définir un cas dimensionnant (considéré comme un « pire cas » en termes de stabilité), pour lequel le système est fortement susceptible d’être instable. En s’assurant que le microréseau est stable pour les réglages considérés, cela signifie qu’il sera stable pour tout type de réglage. Compte tenu des études réalisées précédemment, le cas dimensionnant possède les réglages suivants :

- Des gains 𝑘𝑠𝑘 s’écartant le plus des gains 𝑘𝑥𝑘. Dans le cas où toutes les réactances de

Étude et dimensionnement d’un microréseau avec N maîtres distribués

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différents statismes de chaque OST. Dans le cas où les réactances de raccordement sont différentes, il suffit d’inverser les gains 𝑘𝑠𝑘 par rapport aux gains 𝑘𝑥𝑘.

- Aucun réglage secondaire n’est activé.

Le statisme équivalent 𝑠𝑒𝑞 et la constante de temps 𝜏𝑓 vont être utilisés comme paramètres

d’ajustement pour garantir la stabilité. Cependant, 𝜏𝑓 n’est pas forcément réglable sur un OST,

et son augmentation peut nuire à la rapidité du système. Le statisme équivalent est donc choisi comme premier paramètre d’ajustement, là où la constante de temps 𝜏_𝑓 n’interviendra qu’en second lieu, si possible.

b. Avec toutes les impédances égales

Le cas avec des impédances égales est utilisé pour définir la méthode globale pour s’assurer de la stabilité du système. Ce cas peut notamment intervenir lorsque les impédances des lignes sont négligeables du fait de la proximité des différentes sources, mais que chacune possède un transformateur de raccordement équivalent, avec une même inductance de fuite. Toutes les impédances étant égales, les résistance et réactance équivalentes du réseau 𝑅𝑒𝑞 et

𝑋_𝑒𝑞 sont considérées pour vérifier la stabilité du système. À l’aide du modèle de la Figure 4.7, il est possible de tracer les zones de stabilité en fonction de 𝑅𝑒𝑞 et 𝑋𝑒𝑞 pour le cas

dimensionnant (statisme total et écart entre les différents statismes maximaux). La constante de temps 𝜏_𝑓 est quant à elle fixée à une valeur minimale 𝜏_{𝑓𝑚𝑖𝑛} (ordre de la ms), correspondant à l’absence de filtre ajouté volontairement.

Deux zones sont tracées : l’une pour le statisme total minimal 𝑠𝑡𝑜𝑡𝑚𝑖𝑛 et l’autre pour le

statisme total maximal 𝑠𝑡𝑜𝑡𝑚𝑎𝑥. La Figure 4.31 représente un exemple d’un tracé de zones de

stabilité pour un microréseau avec 2 OST, avec un statisme total minimal de 0,4 % et un statisme total maximal de 2 %.

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Plusieurs cas apparaissent alors, en fonction de la localisation du couple d’impédance (𝑅𝑒𝑞,𝑋𝑒𝑞) du réseau :

- Dans la zone blanche, le réseau est stable quel que soit le statisme total inférieur au statisme maximal défini dans le cahier des charges. Il n’y a donc pas besoin de rajouter de filtre ou de faire d’autres réglages. Le statisme équivalent peut être ajusté à n’importe quelle valeur entre les statismes minimal et maximal définis précédemment. - Dans la zone grise, le microréseau est instable pour 𝑠𝑡𝑜𝑡𝑚𝑎𝑥. Néanmoins, il est possible

de le stabiliser pour des statismes totaux plus faibles. Il faut donc définir un nouveau 𝑠_{𝑡𝑜𝑡𝑚𝑎𝑥} à ne pas dépasser pour garantir la stabilité du système.

- Dans la zone rouge, le microréseau est instable quel que soit le statisme total choisi. Ou, du moins, il faudrait un statisme inférieur au statisme minimal défini par le cahier des charges pour espérer stabiliser le système. Dans ce cas, si la constante de temps 𝜏_𝑓 est réglable, il faut alors l’augmenter pour stabiliser le système, à condition de ne pas dépasser une valeur maximale 𝜏𝑓𝑚𝑎𝑥qui ralentirait trop le système. En augmentant

𝜏𝑓, il est possible de tracer une nouvelle cartographie de stabilité. L’objectif étant

d’augmenter assez la constante de temps pour au moins se retrouver dans la zone grise. Si 𝜏𝑓 n’est pas réglable ou s’il faut l’augmenter outre-mesure, deux solutions se

présentent alors. La première est de reconsidérer le cas dimensionnant, pour définir un statisme total minimal encore plus faible ou en exigeant un réglage secondaire minimal. La seconde est l’ajout d’impédance entre les sources pour stabiliser le microréseau.

Ajouter des inductances ou des résistances présente un coût supplémentaire par rapport au simple réglage d’un paramètre de contrôle, et ajoute des pertes au système. C’est pourquoi il semble fortement conseillé d’ajouter un filtre 𝜏𝑓 réglable sur l’adaptation de fréquence des

OST, afin que l’ajout d’impédance du réseau ne soit utilisé qu’en dernier recours. La Figure 4.32 résume la procédure permettant de stabiliser le système.

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Figure 4.32. Procédure de base pour garantir la stabilité du système

c. Avec des impédances de raccordement différentes

Dans le cas où les impédances de raccordement diffèrent selon les sources, la procédure précédente peut de nouveau être appliquée, même si le cas dimensionnant n’est plus le même (les écarts entre les statismes ne doivent pas nécessairement être maximaux, mais les gains 𝑘_𝑠𝑘 doivent être inversés par rapport aux gains 𝑘_𝑥𝑘).

Toutefois, il est également possible de procéder autrement, selon les exigences du cahier des charges. Si une marge de manœuvre n’est pas exigée sur les statismes et que ces derniers peuvent rester fixes, alors il est possible de régler le gain 𝑘𝑠𝑘 de chaque OST k de façon à être

égal ou très proche du gain 𝑘𝑥𝑘 correspondant.