IV.2 Analyse du comportement dynamique du SEH
IV.2.2 Variation de charge
IV.2.2.1 Variation de charge résistive
Dans cette section, le SEH est soumis à des variations de charge pour analyser l’évolution du bus à CA et du bus à CC.
Une première simulation est réalisée en faisant varier une charge résistive triphasée équilibrée de 30 KW à 50 KW, puis à nouveau à 30 KW. Les deux échelons ont lieu à un intervalle de 0,13 s. Pour cette simulation, le SEH est équipé de l’onduleur modélisé dans le Chapitre II, basé sur une configuration à trois bras et de la stratégie de commande classique à décomposition dq (voir section II.3.4). Le bilan des puissances en SEH avant et après le premier échelon de puissance de la charge résistive est illustré dans la Figure IV-9.
Péol Ppv PGD 7 KW 8.5 KW 30,5 KW Pgénérée=Pbat+Pch 16 KW 30 KW Pbat Pch 4 K W 50 KW Pbat Pch Péol Ppv PGD 7 KW 8.5 KW 30,5 KW Pgénérée+Pbat=Pch (a) (b)
Figure IV-9 : Bilan des puissances en SEH (a) avant la variation de charge, (b) après le premier échelon
Dans la Figure IV-9(a), jusqu’au début de la variation de la charge résistive, la puissance demandée par celle-ci est assurée par le générateur diesel. Le surplus de puissance générée par ce dernier et la puissance générée par les sources d’énergie renouvelable va dans les batteries. Rappelons que le GD et la charge résistive sont tous les deux du coté du bus à CA. Après son augmentation, la charge absorbe la totalité de la puissance générée par les sources et le reste est fourni par les batteries (Figure IV-9(b)).
La dynamique du bus à CA pendant les variations de charge est illustrée dans les Figures IV-10 et IV-11. Sachant que nous avons choisi une charge purement résistive, le déphasage entre le courant dans une phase et la tension simple correspondante est zéro. Par
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conséquent, les courants de charge seront utilisés pour mesurer les facteurs de puissance (le facteur de puissance est donné par le déphasage entre le courant et la tension). Ainsi, dans la Figure IV-10, jusqu’à l’instant t=1 s, le déphasage entre le courant ion dans l’onduleur et la tension est de 105°, ce qui correspond à une puissance active transférée vers les batteries (l’onduleur charge les batteries). Après l’instant t=1 s, la puissance demandée par la charge augmente. Cette variation est suivie par un régime transitoire durant lequel les courants du générateur diesel sont déséquilibrés. Jusqu’à l’instant t=1,13 s (retour aux conditions initiales), le déphasage entre le courant dans l’onduleur et la tension est de 10°, ce qui correspond à une puissance active transférée vers la charge. Comme nous pouvons le constater, la commande de l’onduleur réagit vite à la variation de charge, mais le déséquilibre existant sur les courants du générateur diesel pendant le régime transitoire entraîne un faible déséquilibre sur les courants de la charge. A l’instant t=1,13 s, la charge revient à la valeur initiale 30 kW et entraîne un nouveau transitoire accompagné par des déséquilibres sur les courants du générateur diesel et un changement de phase pour le courant triphasé dans l’onduleur. 1 1.05 1.1 1.15 1.2 -50 0 50 i on [A ] 1 1.05 1.1 1.15 1.2 -100 0 100 i GD [A ] 1 1.05 1.1 1.15 1.2 -100 0 100 Temps [s] i ch [A ] A B C A B C A B C
Figure IV-10 : Courants des sources triphasées et courant de la charge pendant les variations de charge
La Figure IV-11 présente l’évolution de la tension sur le bus à CA pendant les variations de charge. La commande de l’onduleur est affectée par le comportement du
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générateur diesel, ce qui entraîne un faible déséquilibre sur la tension pendant les régimes transitoires. Nous remarquons également sur la tension, la présence des surtensions transitoires générées par le filtre RL à la sortie de l’onduleur.
Figure IV-11 : Evolution de la tension face aux variations de charge
La Figure IV-12 illustre la dynamique du bus à CC pour le même échelon de charge. Comme nous pouvons le remarquer, pour une variation de l’amplitude du courant de charge
Ich am, d’environ 40 A, la tension Vcc oscille légèrement, mais retrouve sa valeur de référence en moins de 50 ms.
Chap. IV : Résultats de simulation
134 IV.2.2.1 Variation de charge RLE
La dynamique du bus à CA et du bus à CC a été également analysée pour une variation de charge RLE et les résultats de cette analyse sont présentés dans cette section. Pour cette simulation, le générateur diesel est considéré comme une charge négative. Pour étudier les effets entraînés par une variation de charge RLE, nous avons déconnecté le générateur diesel en pleine charge. La reconnexion du générateur diesel dans le SEH ne fait pas l’objet de cette analyse. Cette reconnexion exige la mise en place d’un processus de synchronisation des sources. Ce processus n’a pas été étudié dans cette thèse.
La configuration du SEH pour cette simulation est la même que celle utilisée pour le test de variation de charge résistive. Le bilan des puissances en SEH, avant et après la déconnexion du générateur diesel, est illustré dans la Figure IV-13.
Péol Ppv PGD 12,5 KW 13 KW 30,5 KW 16 KW 40 KW Pbat Pch Pgénérée=Pbat+Pch Péol Ppv 12,5 KW 13 KW 40 KW Pbat Pch 14,5 KW Pgénérée+Pbat=Pch (a) (b)
Figure IV-13 : Bilan des puissances en SEH (a) avant la déconnexion du GD, (b) après la déconnexion du GD
La Figure IV-13(a) illustre le bilan des puissances du SEH avant la déconnexion du générateur diesel. La puissance demandée par la charge est assurée en grande partie par le générateur diesel avant qu’il soit déconnecté. Le surplus de puissance fournie par les sources d’énergie renouvelable est absorbé par les batteries. Après la déconnexion du générateur diesel (Figure IV-13(b)), la puissance demandée par la charge est fournie par les sources d’énergie renouvelable et la différence est assurée par les batteries.
Dans les Figures IV-14 et IV-15, nous avons présenté l’évolution des grandeurs électriques du bus à CA avant, après et pendant la déconnexion du générateur diesel. Comme
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nous pouvons le remarquer dans la Figure IV-14, avant l’instant t=1 s, le générateur diesel fournit la plupart du courant absorbé par la charge et l’onduleur fournit la différence.
Figure IV-14 : Courants des sources triphasées et courant de la charge avant et après la déconnexion du GD
Après l’instant t=1 s (déconnexion du générateur diesel), le courant absorbé par la charge est assuré en totalité par l’onduleur. Nous constatons que ce dernier réagit très vite, ce qui rend possible une bonne continuité dans l’alimentation de la charge.
La Figure IV-15 illustre l’évolution de la tension sur le bus à CA, au moment de la déconnexion du générateur diesel.
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A part quelques faibles surtensions transitoires au moment de la déconnexion du générateur diesel, la tension sur le bus à CA reste équilibrée et bien sinusoïdale.
L’évolution du bus à CC au moment de la déconnexion du générateur diesel est présentée dans la Figure IV-16. Nous constatons qu’au moment de la déconnexion, le courant dans le bus à CC passe de 14 A à environ 60 A. Malgré cette variation, l’amplitude des oscillations de la tension autour de sa référence n’est pas très importante. Ces oscillations sont de plus amorties, comme pour la perturbation précédente, en moins de 50 ms.
Figure IV-16 : Evolution du bus à CC avant, après et au moment de la déconnexion du GD
L’étude du comportement dynamique de la tension du bus à CC face à toutes ces perturbations a permis de constater que la régulation de la tension Vcc compense ces perturbations. On a notamment remarqué que les transitoires faits suite à ces perturbations sont courts et que l’amplitude des oscillations ayant lieu dans ces transitoires est très faible (0,3 % de V*cc). Par conséquent, ces simulations démontrent que la partie à CC et celle à CA du SEH peuvent être étudiées séparément.