Dynamic Modeling and Control of Multi-Terminal HVDC Grids - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

Dynamic Modeling and Control of Multi-Terminal HVDC Grids

Modélisation Dynamique et Commande des Réseaux à Courant Continu Multi-Terminaux Haute Tension Dynamic

Résumé

This thesis deals with control and stability of Multi terminal HVDC (MTDC) grid used to connect wind farms to several onshore injection points. This work discusses both the primary control methods to provide DC grid power balance and coordinated control methods to dispatch power as scheduled by TSOs. The literature review on primary control methods allows choosing the droop voltage method as the best candidate to control the DC grid. An in-depth analysis highlights the influence of the droop parameter and the DC storage elements on the DC grid dynamics and this leads to a methodology to size the droop parameter. Next the stability of DC grid alone is assessed by small signal stability analyses. Also, interaction origins between AC and DC systems are traced using modal analysis. Since, primary control act as converter level using local measurements, a master controller is proposed to manage the DC grid power flows. Based on steady study state considerations, this controller computes references to send to converter stations in order to restore the system at nominal value and to satisfy TSOs wishes: interconnections schedule power transits and wind power sharing. Finally, methods theoretically developed are assessed on a multi terminal mock up. This is an hardware in the loop mock-up where AC systems are simulated in real time and cables and some converters are real at low scale. The low scale mock-up is homothetic to a full scale system: electrical elements are the same in per unit, DC storage is also homothetic and converter’s controllers are tuned to achieve identical time responses. The mock-up is monitored by a SCADA system in which the coordinated control is implemented.
Cette thèse porte sur le contrôle et la stabilité de réseaux à Courant Continu (CC) Multi-Terminaux de Haute Tension pour le raccordement des parcs éoliens en mer à plusieurs points d'injection terrestres. Ce travail aborde à la fois les méthodes de contrôle d’équilibrage des puissances entrantes et sortantes du réseau CC et les méthodes de réglage coordonné pour diriger les flux d’énergie en accord avec les Gestionnaires du Réseau de Transport (GRT). L’étude bibliographique sur les méthodes de contrôle des réseaux CC a permis de choisir la méthode de statisme de tension. Une analyse approfondie a mise en évidence l'influence de la pente du statisme et les éléments de stockage sur la dynamique du réseau CC, cela a conduit à une méthodologie pour dimensionner le statisme. L’analyse modale a été utilisée pour évaluer la stabilité du réseau CC et pour déterminer les origines des interactions entre réseaux à courant alternatif et CC. Parce que le contrôle primaire agit à un niveau local, un contrôleur maître est proposé pour diriger les flux d'énergie dans le réseau CC. En considérant un état statique, ce contrôleur calcule les références à envoyer aux stations de conversion afin de restaurer le système à sa valeur nominale et de satisfaire les demandes du GRT. Enfin, les méthodes développées théoriquement ont été évaluées sur une maquette hybride où les réseaux alternatifs sont simulés en temps réel et des câbles CC et convertisseurs sont représentés physiquement. Les éléments de cette maquette sont dimensionnés homothétiquement par rapport à un système de taille réelle. Cette maquette est contrôlée par un système de supervision dans lequel le réglage coordonné est implémenté.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-03460429 , version 1 (01-12-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03460429 , version 1

Citer

Rault Pierre. Dynamic Modeling and Control of Multi-Terminal HVDC Grids. High Energy Physics - Lattice [hep-lat]. Ecole Centrale Lille, France, 2014. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03460429⟩
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