Dynamic Averaged Models of VSC-Based HVDC Systems for Electromagnetic Transient Programs

Les systèmes d'haute tension à courant continu (HTCC) basés sur technologies de convertisseur de source de tension (CST) offrent des prometteur opportunités dans une variété de domaines au sein de l'industrie des systèmes de puissance en raison de leurs avantages reconnus par rapport aux systèmes HTCC classiques basés à convertisseurs de commutation de ligne (CCL). La technologie CST-HTCC combine des convertisseurs de puissance, basé sur des IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), avec des liens au courant continus pour transmettre la puissance dans l'ordre de milliers de mégawatts. En plus de contrôler le flux d'énergie entre deux réseaux à courant alternatif, les systèmes CST-HTCC peuvent fournir de réseaux faibles et même des réseaux passifs. Les systèmes CST-HTCC présentent une réponse dynamique plus rapide grâce à la méthode de modulation de largeur d'impulsions (MLI) en comparaison avec l'opération de commutation de fréquence fondamentale des systèmes HTCC traditionnels. Représentation détaillée des systèmes CST-HTCC dans les programmes d'Électromagnétique Transitoire (EMT) comprend la modélisation des valves IGBT et doit normalement utiliser de pas d'intégration petit pour représenter avec précision les événements de commutation rapides. Les simulations et les calculs informatiques introduits par les modèles détaillés compliquent l'étude des événements en régime permanent et transitoire mettant en évidence la nécessité de développer des modèles plus efficaces qui assurent un comportement similaire de la réponse dynamique. L'objectif de cette thèse est de développer des modèles moyennés qui reproduit avec précision le comportement statique et dynamique, en plus les transitoires des systèmes CST-HTCC dans des programmes de type EMT. Ces modèles simplifiés représentent la valeur moyenne des réponses des dispositifs de commutation, convertisseurs, et des contrôles à l'aide de techniques de valeur moyenne, de sources contrôlées et des fonctions de commutation. Cette thèse contribue également à l'élaboration de modèles CST détaillés utilisés pour valider les modèles moyenne proposés. Les modèles détaillés développés comprennent convertisseur avec topologies à deux et à trois niveaux et la plus récente topologie du convertisseur modulaire multiniveaux (CMM). Comparaison des différentes topologies de convertisseur approprié pour VSC-HVDC transmission, y compris leurs avantages et leurs limitations, sont également discutés.