Contrôle d'une unité de production d'énergie décentralisée raccordée à un réseau de distribution déséquilibré

Historiquement, l'électricité est produite par de grandes centrales (nucléaires, thermiques, hydro-électriques, etc.) alimentant un vaste territoire. L'engouement que suscitent les énergies renouvelables, ainsi que la promesse d'un nouveau réseau électrique plus flexible, tend à changer ce paradigme en favorisant l'essor de nouveaux modes de production basés sur l'utilisation conjointe de plusieurs petites installations décentralisées (éoliennes, panneaux solaires, piles à combustible, etc.). L'augmentation du nombre de ces installations s'accom-pagne d'une dégradation substantielle de la stabilité du réseau, dont le taux de déséquilibre ne cesse de croître. Les unités de production décentralisées sont communément reliées au réseau par le biais d'un convertisseur en source de tension. En temps normal, ce dernier est contrôlé de manière à atténuer ses harmoniques de commutation haute fréquence afin de délivrer des tensions et des courants de bonne qualité (les plus sinusoïdaux possible). Cependant, le déséquilibre du réseau compromet l'intégrité du système à travers l'apparition de nouvelles harmoniques en entrée et en sortie du convertisseur. En e˙et, ces harmoniques basse fréquence endommagent les équipements, augmentent les pertes de puissance et polluent les courants injectés au réseau. Puisque le déséquilibre est inévitable, il est essentiel de les faire disparaître pour ne pas dégrader le fonctionnement de l'unité de production décentralisée et du réseau. Ainsi, ce mémoire propose de concevoir un système de commande capable de réguler une unité de production décentralisée raccordée à un réseau de distribution potentiellement dés-équilibré. L'objectif principal est l'élimination des harmoniques présentes des deux côtés du convertisseur. On commence donc par étudier le système à contrôler dans le but de déterminer les conditions à satisfaire pour résoudre le problème. Ces conditions sont ensuite traduites en performances à atteindre par le système en boucle fermée. L'architecture choisie est celle d'une loi de com-mande par retour d'état estimé à l'aide d'un observateur. Le contrôleur incorpore un modèle interne des signaux de consigne à suivre et des perturbations à rejeter. L'observateur doit quant à lui estimer fidèlement l'état du système en présence de perturbations non mesurables. Le gain du contrôleur est réglé en minimisant un indice de performance linéaire quadratique tandis que celui de l'observateur est obtenu en résolvant un problème d'optimisation formulé à l'aide d'inégalités matricielles linéaires. Enfin, le système de commande est validé en si-mulation grâce au logiciel MATLAB/Simulink.