Contribution aux systèmes renouvelables connectés en réseau : contrôle, analyse de la stabilité et fiabilité

Ce document aborde la problématique des systèmes photovoltaïques (PV) connectés au réseau, en mettant l'accent sur les défis de contrôle et d'analyse de stabilité. L'introduction présente les enjeux liés à l'intégration des systèmes renouvelables dans le réseau électrique, notamment la nécessité d'optimiser la conversion d'énergie et d'assurer la fiabilité des systèmes. La section 1.1 souligne l'importance croissante des énergies renouvelables dans le mix énergétique, et comment les systèmes PV peuvent contribuer à une transition énergétique durable. La conversion PV est ensuite examinée dans la section 1.2, où des concepts tels que le Maximum Power Point Tracking (MPPT) sont introduits. Les architectures et topologies des systèmes MPPT distribués sont explorées, montrant comment elles permettent d'optimiser la production d'énergie à partir de sources solaires. En conclusion, cette section met en lumière les défis techniques liés à la modélisation et à la mise en œuvre de ces systèmes dans des conditions réelles.

La section 2 se concentre sur les inverseurs, éléments clés des systèmes PV connectés au réseau. Les inverseurs à deux niveaux et les inverseurs à point neutre sont discutés, mettant en avant leurs caractéristiques et leurs applications. La section 2.1 introduit les concepts de modulation de largeur d'impulsion (PWM) et leur rôle dans le contrôle des inverseurs. La section 2.2 compare les pertes de puissance entre les configurations classiques et celles à point neutre, soulignant l'importance de l'efficacité énergétique. De plus, des stratégies de contrôle avancées telles que le contrôle basé sur la planéité sont abordées, illustrant leur potentiel pour améliorer la performance des systèmes. Cette analyse est essentielle pour comprendre comment optimiser le fonctionnement des systèmes PV dans des environnements variés.

La stabilité des systèmes est un aspect fondamental de l'ingénierie des systèmes électriques. La section 3 introduit les concepts de stabilité non linéaire et la théorie de Lyapunov, fournissant un cadre pour évaluer la robustesse des systèmes PV. Les modèles Takagi-Sugeno sont présentés comme outils pour modéliser des systèmes complexes, permettant une analyse plus approfondie de la dynamique des systèmes sous différentes conditions de fonctionnement. La section 3.2 discute de l'application de ces modèles à des systèmes de filtrage PFC-LCL, démontrant leur utilité pour prédire le comportement des systèmes en temps réel. En conclusion, cette section souligne l'importance de la stabilité dans la conception des systèmes PV, en tant que facteur critique pour garantir leur fiabilité et leur efficacité.

Enfin, le document conclut en soulignant les applications pratiques des recherches présentées. Les résultats expérimentaux et les simulations fournissent des preuves concrètes de l'efficacité des stratégies de contrôle proposées. L'importance de la recherche continue dans ce domaine est mise en avant, notamment pour répondre aux défis futurs liés à l'intégration croissante des énergies renouvelables dans les réseaux électriques. Les perspectives incluent l'exploration de nouvelles technologies de stockage d'énergie et de gestion de l'énergie, qui pourraient améliorer encore la fiabilité et la performance des systèmes PV connectés au réseau. En somme, cette thèse représente une contribution significative à la compréhension et à l'optimisation des systèmes renouvelables, offrant des bases solides pour des recherches futures.