Simulateur hybride d'une machine synchrone en temps réel

Abstract

L'essor qu'a connu l'informatique ces dernières années a remisé au second plan les calculateurs analogiques. Bien que ces derniers soient toujours employés pour simuler les réseaux d'énergie électrique leur popularité diminue sans cesse. Ce mémoire traite d'une solution qui permettra, à moyen terme, de faire le changement technologique dans ce domaine. Ces simulateurs sont divisés en plusieurs modules représentant les éléments physiques du réseau: lignes de transport, disjoncteurs, transformateurs. Nous proposons de remplacer certains de ces modules analogiques par des systèmes numériques. Comme première étape, une machine synchrone numérique a été réalisée. Elle s'interface au réseau analogique formant ainsi un simulateur hybride. Depuis plusieurs années, les scientifiques s'intéressent à la modélisation de la machine synchrone. En 1929, PARK publia un modèle mathématique qui devint la référence de base pour de nombreux chercheurs. Encore aujourd'hui, la plupart des réalisations sont basées sur ce modèle ou un de ses dérivés. Mentionnons, entre autre, le simulateur numérique de CMINN qui est utilisé dans un analyseur de transitoires (TNA) ou encore le simulateur analogique de JASMIN qui inclue le phénomène de la saturation magnétique. En 1986, MURERE réalisa une nouvelle interface à la charge pour les simulateurs analogiques. Celle-ci élimine, à faible coût, les inductances physiques, le problème de stabilité et de mesure des courants d'entrée. Ce montage électronique peut être utilisé afin d'interfacer une machine synchrone numérique au TNA. Des simulations sur ordinateur permettent d'établir que la solution numérique utilisée par MACMINN jumelée à l'interface à la charge de MURERE reflète assez bien la réalité lorsque la saturation n'est pas considérée. Cependant d'autres méthodes numériques doivent être envisagées si la saturation est incluse dans le modèle puisqu'il y a incompatibilité entre ces deux méthodes. Notre étude démontre qu'il existe des solutions si la fréquence d'échantillonnage est suffisamment élevée. Un prototype du simulateur de la machine synchrone a été réalisé afin de valider l'étude sur ordinateur. Celui-ci, fonctionnant avec une largeur de bande de 500 Hz, démontre qu'il est possible d'obtenir de bons résultats, sans saturation, en combinant la méthode de MACMINN à l'interface à la charge de MURERE.