Contribution au diagnostic et à la supervision de l'onduleur multiniveaux alimenté par des systèmes multisources avec système de stockage à base de supercondensateurs pour les microréseaux

Abstract

Cette thèse traite des défis liés à la stabilité et à la gestion de l'énergie dans les microréseaux AC et DC, avec un accent particulier sur la surveillance des onduleurs multiniveaux. Une approche innovante basée sur les impédances virtuelles a été proposée pour améliorer la stabilité des microréseaux AC, en atténuant le couplage entre la puissance active et réactive, ce qui permet de réduire les pertes et les courants de circulation entre les générateurs. Les résultats montrent une meilleure précision dans l'analyse de la stabilité et une optimisation énergétique plus efficace, notamment dans les réseaux à basse et moyenne tension. Du côté des microréseaux DC, un système basé sur des panneaux photovoltaïques et un système de stockage d'énergie hybride combinant des batteries et des supercapacités ont été étudiés. Afin de respecter les limites fonctionnelles des batteries et d'éviter l'utilisation des charges de délestage, une méthode de gestion de l'énergie basée sur un MPPT décalé proposé a été mise en oeuvre. L'hybridation du système de stockage permet de protéger les batteries et d'augmenter leur durée de vie. La thèse se penche ensuite sur le diagnostic de défauts dans les onduleurs multiniveaux, en commençant par l'onduleur NPC à cinq niveaux. Bien que le défaut de circuit ouvert ait pu être détecté, cet onduleur présente plusieurs inconvénients, notamment un grand nombre de composants et son incapacité à reconfigurer les défauts dans tous les interrupteurs commandés, limitant ainsi sa robustesse. Pour surmonter ces limitations, une nouvelle topologie d'onduleur multiniveaux, appelée "S5L-C8S", a été développée et validée expérimentalement au laboratoire LIAS. Cette topologie se distingue par une réduction du nombre de composants, une amélioration de la qualité de l'énergie, ainsi qu'une capacité à détecter et reconfigurer les défauts sans recourir à des redondances matérielles. Les résultats obtenus montrent que l'onduleur "S5L-C8S" est à la fois flexible et fiable, ouvrant la voie à des applications variées dans les microréseaux, les systèmes connectés au réseau et les véhicules électriques, tout en garantissant la continuité du service.