Modeling of Direct Current Grid Equipment for the Simulation and Analysis of Electromagnetic Transients

Les transmissions à base de courant continu sont capables de répondre mieux que les transmissions traditionnelles à base de courant alternatif aux enjeux de nos jours tels que l'intégration des énergies renouvelables, les difficultés avec l'installation des nouvelles lignes aériennes pour les raisons socio-environnementaux, la gestion des flux de puissance sur le réseau électrique. Ceci est grâce aux systèmes de contrôle performants et rapides, à un niveau de fiabilité accrue des composants utilisés, à l'efficacité énergétique des technologies de pointe, telles que les convertisseurs modulaires multiniveaux (Modular Multilevel Converter ou MMC en anglais). Ces avantages ont contribué à une croissance rapide du nombre de transmissions à courant continu à travers le monde dans les dernières années, avec les plans d'établir des réseaux multi-terminaux d'un niveau supérieur aux réseaux électriques traditionnels dans le but de les renforcer. Les outils de simulation numériques sont nécessaires pour faciliter et accélérer la mise en œuvre de ce type de projets d'envergure. Ils permettent d'analyser et d'étudier les systèmes électriques de plus en plus complexes et par conséquent d'éviter les problèmes opérationnels, d'augmenter la fiabilité et l'efficacité des réseaux électriques. La complexité accrue des réseaux électriques modernes qui contiennent les composants à base de l'électronique de puissance tels que les liaisons à courant continu exige une recherche sur les outils de simulation et les modèles avancés. Ainsi, cette thèse se focalise sur le développement d'un cadre pour les simulations précises et rapides des liaisons à courant continu. À la suite d'une revue de la littérature il est démontré que la modélisation des MMCs a un impact particulièrement important sur la précision et l'accélération des simulations et par conséquent une grande partie de cette thèse est dédiée aux différentes méthodes pour réduire le temps de simulation et améliorer la précision des résultats dans les études avec les MMCs. Le cœur du sujet commence par la présentation de la modélisation des MMC hybrides et leurs systèmes de contrôle. Les modèles sont classés en quatre catégories selon le niveau de précision : le modèle détaillé permet de représenter les non-linéarités au niveau des composants semiconducteurs.