Modeling of Wind Parks for Steady State Short Circuit Studies

La part croissante des énergies renouvelables dans la production d'électricité impose une adaptation des systèmes de protection des réseaux électriques. Ceci est dû au fait que ces énergies renouvelables utilisent majoritairement l'électronique de puissance, et que leurs comportements en conditions transitoires sont différents de ceux des centrales électriques fonctionnant avec des génératrices synchrones. Le comportement de ces énergies renouvelables est dicté par le contrôleur des convertisseurs, et en principe, ce comportement en conditions de court-circuit peut être reproduit de manière précise avec des logiciels de simulation dynamique ou transitoire. Cependant les progiciels de protection et de court-circuit utilisés par les ingénieurs fonctionnent avec des outils d'analyse en régime permanent dans le domaine phaseur. L'objectif principal de cette thèse est de développer un modèle phaseur de parc photovoltaïque ou éolien qui donne la contribution de courant en conditions permanentes de court-circuit. Le modèle phaseur est développé pour les éoliennes de type-III et type-IV. La répresentation de la séquence inverse et d'un contrôleur de parc sont aussi développés. Le modèle de type-IV peut aussi représenter un parc photovoltaïque comme tous deux transmettent l'ensemble de leur puissance via un onduleur. Les modèles phaseur sont validés avec des modèles temporels détaillés, construits dans le logiciel EMTP-RV. Ces modèles temporels ont été construits et améliorés grâce à des retours d'un des leaders européens de la fabrication d'éoliennes. Les modèles phaseur prennent en compte le comportement des contrôleurs de convertisseurs et différentes stratégies de contrôle associées. Pour les grands parcs éoliens connectés au réseau haute tension, le point de contrôle est situé au point d'interconnection du parc. Les différentes stratégies de contrôle agissent sur la tension, la puissance réactive ou le facteur de puissance. En plus de ces 3 modes de contrôle, un mode d'alimentation sans panne (Fault Ride Through en anglais) est aussi disponible pour relever la tension pendant les court-circuits. Un limiteur de courant protège les convertisseurs contre les surintensités, et fonctionne en donnant la priorité à la composante active ou réactive du courant. Ce limiteur est indispensable mais ajoute un comportement non linéaire au contrôleur. Les modèles phaseur présentés donnent le comportement de séquence inverse avec 2 niveaux de precision : simple et détaillé. Ces deux niveaux ne s'appliquent qu'aux contrôleurs qui ne régulent pas directement leur courant de séquence inverse.