| Titre : | Etude ,modélisation et commande des filtres actifs:apport des techniques de l'intelligence artificielle |
| Auteurs : | Salim Chennai, Auteur ; kamel Srairi, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2013 |
| Format : | 179p / 30CM |
| Accompagnement : | CD |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Contrôleur Intelligent,Filtre actif parallèle(FAP),Filtre actif série (FAS),Unified Power Quality Conditioner (UPQC),Convertisseur de tension trois-niveaux (NPC),Méthode de détection du référentiel lié au synchronisme,Méthode de détection synchrone des courants de référence,compensation des harmoniques courant et tension. Intelligent controller,Shunt active filter (Shunt AF),Series active filter (Series AF),Three-level (NPC) inverter,Synchronous reference frame detection method,Synchronous reference current detection method,Harmonics current and voltage compensation. |
| Résumé : |
L’objectif de cette thèse est l’étude théorique et par simulation numérique des systèmes de filtrage active de puissance en utilisant différentes stratégies de contrôle à base de contrôleurs conventionnels et intelligents en vue de réduire les harmoniques de courant et/ou de tension à des valeurs conforme aux normes standards. Aujourd’hui les contrôleurs intelligents à base de réseaux de neurones artificiels ou à logique floue sont l’alternative la plus utilisée pour le contrôle des systèmes électrique de puissance, ils sont d’une mise en œuvre facile, ne nécessitent pas de modèles mathématiques complexes et permettent d’obtenir des performances meilleurs comparés aux contrôleurs conventionnelles. Dans un premier temps nous avons présentés les différentes perturbations qui peuvent avoir lieu dans les réseaux électriques, les normes standards internationales ainsi que l’ensemble de systèmes de filtrage de puissance moderne en particulier le Filtre Actif Parallèle (FAP), le Filtre Actif Série (FAS) et le Conditionneur Universel d’Energie Electrique (UPQC : Unified Power Quality Conditionner). Dans un deuxième temps, l’étude à été focalisé sur le FAP dédié à la compensation des harmoniques du courant source en utilisant différentes stratégies de contrôle pour diverses conditions de tension. Afin de protéger les charges sensibles l’étude à porté ensuite sur le FAS dédié à la compensation des harmoniques de tension et des différentes autres perturbations liés à la tension en particulier les creux de tension, surtension, déséquilibre, etc. Afin de remédier les inconvénients des systèmes FAP et FAS nous avons étudié par la suite, les différentes configurations d’UPQC qui est la solution universelle la plus adoptée dans les réseaux électriques permettant la compensation des toutes les perturbations. La commande des différents systèmes étudiés est réalisée moyennant des contrôleurs conventionnels puis intelligents (MLPNNS et/ou FLC) pour des topologies de convertisseurs deux et trois-niveaux (NPC). Les modèles de simulations sont développés en utilisant le logiciel MATLAB_Simulink et le Toolbox SimPowerSystem. L’évaluation des performances de chaque système de filtrage étudié tient compte de son comportement en régime dynamique et permanent. Les résultats de simulation obtenus montrent l’efficacité des modèles proposés à base des contrôleurs intelligents pour la compensation des harmoniques courant et/ou tension dans les réseaux électriques. The objective of this thesis is the theoretical and numerical simulation study of the active power filter systems using different control strategies based on conventional and intelligent controllers to reduce the current and/or voltage harmonics to standards values. Today intelligent controllers based on artificial neural networks and fuzzy logic are more used for the power electric system controls, their advantages are easy implementation, do not require complex mathematical model and have improved performances compared to conventional controllers. In the first part we presented the various disturbances that can occur in electrical networks, international industry standard norms and the different power system filtering particularly Shunt Active Filter (Shunt AF), Series Active Filter (Series AF) and Universal Power Quality Conditioner (UPQC). In a second part the study was focused on Shunt AF dedicated to the harmonic currents source compensation using different control strategies for various voltage conditions. To protect sensitive loads, the study is focused on the Series AF used to compensate voltage harmonics and all other voltage disturbances such us voltage sags, flickers and unbalances. To overcome the disadvantages of SAF and SAF systems we have studied different configurations of UPQC which is the universal solution adopted in most power systems to compensate all disturbances. The control of all systems studied is based on MLPNNS and/or FLC controllers using the two and three-level (NPC) inverter topology. The simulation models are developed using MATLAB_Simulink software and SimPowerSystems Toolbox. The performances evaluation of each configuration studied is based on their comportment in steady and dynamic state. The obtained simulations results demonstrate the effectiveness of the proposed models based on intelligent controllers to compensate current and/or voltage harmonics in electrical network. |
| Sommaire : |
INTRODUCTION GENERALE CHAPITRE I : PPEERRTTUURRBBAATTIIOONNSS EELLEECCTTRRIIQQUUEE,, SSYYSSTTEEMMEESS DDEE FFIILLTTRRAAGGEE AACCTTIIFF DDEE PPUUIISSSSAANNCCEE && TTEECCHHNNIIQQUUEESS DDEE CCOONNTTRROOLLEE IINNTTEELLLLIIGGEENNTTEESS I.1 INTRODUCTION… I.2 PERTURBATIONS ELECTRIQUES… I.2.1 Harmoniques de courant (et/ou) de tension… I.2.1.1 Sources des harmoniques et leurs effets… I.2.1.1.1 Le taux de distorsion harmoniques… I.2.1.1.2 Le facteur de puissance… I.2.1.2 Normes standard en courant et tension harmoniques… I.2.2 Creux de tension… I.2.2.1 Sources des creux de tension… I.1.2.2 Normes standard-creux de tension… I.2.3 Déséquilibre du système de tension triphasé… I.2.3.1 Conséquences du déséquilibre du système triphasé… I.1.3.2 Normes standard- déséquilibre du système triphasé… I.2.4 Surtension… I.2.4.1 Sources des surtensions… I.1.4.2 Normes standard des surtensions… I.3 SOLUTION DE COMPENSATION… I.3.1 Filtres passifs… I.3.2 Filtres actifs… I.3.2.1 Filtre actif parallèle… I.3.2.2 Filtre actif série… I.3.2.3 Combinaison parallèle-sérié actifs (UPQC)… I.3.2.4. Combinaison hybride active-passive… I.3.2.4.1. Filtre actif série en parallèle avec un Filtre passif parallèle… I.3.2.4.2. Filtre actif série en série avec un Filtre passif parallèle… I.3.2.4.3. Filtre actif parallèle avec un Filtre passif parallèle… I.4 COMMANDE CONVENTIONNELLE DES FILTRES ACTIFS DE PUISSANCE… I.5 COMMANDE INTELLIGENTE DES FILTRES ACTIFS DE PUISSANCE. I.5.1 Réseaux de neurones artificiels… I.5.1.1 Architecture des réseaux de neurones… I.5.1.1.1 Réseau de neurone multicouche.… I.5.1.2 Apprentissage des réseaux de neurone artificiels… I.5.1.2.1 Apprentissage supervisé… I.5.1.2.2 Apprentissage non supervisé… I.5.1.3 Apprentissage des réseaux de neurone MLP « Back-propagation . I.5.1.4 Méthodologie de mise en oeuvre d’un réseau de neurone… I.5.1.5 Applications des RNAs dans le filtrage actif de puissance… I.5.2 Logique Floue… I.5.2.1 Description et structure d’une commande par la Logique Floue I.5.2.2 Applications des FLCs dans le filtrage actif de puissance… I.5.3 Systèmes Neuro-flous… I.5.4 Algorithmes génétiques… I.6 AVANTAGES DES TECHNIQUES DE CONTROLE INTELLIGENTES…… I.7 CONCLUSION… CHAPITRE II : FFIILLTTRREE AACCTTIIFF PPAARRAALLLLEELLEE AA SSTTRRUUCCTTUURREE TTEENNSSIIOONN :: TTOOPPOOLLOOGGIIEESS,, SSTTRRAATTEEGGIIEESS DDEE CCOONNTTRROOLLEE && CCOOMMMMAANNDDEE II.1 INTRODUCTION… II.2 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D’UN FILTRE ACTIF PARALLELE A STRUCTURE TENSION… II.3 TOPOLOGIES D’UN FILTRE ACTIF PARALLELE A STRUCTURE TENSION. II.3.1 Convertisseur de tension à deux niveaux II.3.1.1 Convertisseur de tension à deux niveaux à trois bras… II.3.1.2 Convertisseur de tension à deux niveaux à deux bras avec condensateur à point milieu… II.3.1.3 Convertisseur de tension à deux niveaux à trois bras avec condensateur à point milieu II.3.1.4 Convertisseur de tension à quatre bras… II.3.2 Convertisseur de tension à trois-niveaux (NPC)… II.3.2.1 Convertisseur de tension trois-niveaux à trois bras… II.3.2.2 Convertisseur de tension trois-niveaux à deux bras… II.3.3 Système de stockage de l’énergie… II.3.4 Filtre de sortie… II.3.5 Caractéristiques de la charge non-linéaire… II.4 STRATEGIES DE CONTROLE D’UN FILTRE ACTIF PARALLELE A STRUCTURE TENSION… II.4.1 Identification des courants harmoniques… II.4.1.1 Méthode des puissances active et réactive instantanées… II.4.1.2 Méthode du référentiel lié au synchronisme… II.4.1.3 Méthode des courants de référence synchrone II.4.2 Contrôle des courants de référence… II.4.2.1 Contrôleur à hystérésis fixe… II.4.2.2 Contrôleur à hystérésis variable… II.4.2.3 Contrôleur MLI… II.5 FILTRE ACTIF PARALLELE A STRUCTURE TENSION A DEUX NIVEAUX… II.5.1 Modèle mathématique du FAP-Convertisseur de tension deux niveaux II.5.2 Dimensionnement de l’inductance Lf… II.5.3 Dimensionnement du condensateur de stockage… II.5.4 Régulation de la tension continue… II.6 FILTRE ACTIF PARALLELE A STRUCTURE TENSION A TROIS-NIVEAUX (NPC) II.6.1 Modèle mathématique du FAP-Convertisseur de tension trois-niveaux (NPC)…. II.6.2 Contrôleur à hystérésis du convertisseur de tension trois-niveaux (NPC)… II.6.3 Contrôleur logique du convertisseur de tension trois-niveaux (NPC) II.6.4 Régulation de la tension continue et balancement de la tension du point neutre…. II.7 SIMULATION DU FONCTIONNEMENT D’UN FILTRE ACTIF PARALLELE-CHARGE NON LINEAIRE… II.7.1 FAP à base d’un convertisseur de tension deux niveaux… II.7.1.1 Commande d’un FAP en utilisant la stratégie SRF à base d’un contrôleur à hystérésis… II.7.1.1.1 Comportement du FAP en régime permanent… II.7.1.1.2 Comportement du FAP en régime dynamique… II.7.2 FAP à base d’un convertisseur de tension trois-niveaux (NPC) II.7.2.1 Commande d’un FAP en utilisant la stratégie SCDM à base d’un contrôleur PWM… II.8 APPLICATIONS DES TECHNIQUES DE CONTROLE INTELLIGENTS A LA COMMANDE D’UN FAP… II.8.1 Cas d’un convertisseur de tension deux niveaux… II.8.1.1 Contrôleur de courant à base de la logique floue II.8.1.1.1 Commande d’un FAP-SRF-FLC à base d’un convertisseur de tension deux niveaux… II.8.1.2 Contrôleur de courant à base d’un MLPNN II.8.1.2.1 Commande d’un FAP-SRF-MLPNN à base d’un convertisseur de tension deux niveaux… II.8.2 Cas d’un convertisseur de tension trois niveaux (NPC)… II.8.2.1 Contrôleur de courant à base de la logique floue II.8.2.1.1 Commande d’un FAP-SCDM-FLC à base d’un convertisseur de tension trois-niveaux (NPC)… II.8.2.2 Contrôleur de courant à base d’un MLPNN II.8.2.2.1Commande d’un FAP-SCDM-MLPNNs à base d’un convertisseur de tension trois-niveaux (NPC) II.9 CONCLUSION… CHAPITRE III : FFIILLTTRREE AACCTTIIFF SSEERRIIEE AA SSTTRRUUCCTTUURREE TTEENNSSIIOONN :: TTOOPPOOLLOOGGIIEESS,, SSTTRRAATTEEGGIIEESS DDEE CCOONNTTRROOLLEE && CCOOMMMMAANNDDEE III.1 INTRODUCTION… III.2 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D’UN FILTRE ACTIF SERIE A STRUCTURE TENSION… III.3 STRATEGIES DE CONTROLE D’UN FILTRE ACTIF SERIE A STRUCTURE TENSION… III.3.1 Méthodes d’identification des tensions de compensation … III.3.2 Méthode basée sur le calcul des perturbations dans le repère (d-q)… III.3.3 Méthode des puissances active et réactive instantanées (PQ) III.4 FILTRE ACTIF SERIE A STRUCTURE TENSION A DEUX & TROIS-NIVEAUX (NPC)… III.4.1 Filtre actif série à structure tension deux niveaux… III.4.2 Modèle mathématique du FAS à structure tension deux niveaux… III.4.3 Filtre actif série à structure tension trois-niveaux (NPC)… III.4.4 Transformateur d’injection III.4.5 Filtre de sortie Lf, Cf… III.4.6 Système de stockage de la tension continue III.5 SIMULATION DU FONCTIONNEMENT D’UN FILTRE ACTIF SERIE-CHARGE NON LINEAIRE…ase d’un convertisseur de tension deux niveaux… II.5.1.1 Compensation des harmoniques de tension… III.5.2 Filtre actif série à base d’un convertisseur de tension trois-niveaux (NPC)… II.5.2.1 Compensation des harmoniques de tension… III.6 APPLICATIONS DES TECHNIQUES DE CONTROLE INTELLIGENTS A LA COMMANDE D’UN FAS… II.6.1 FAS-Convertisseur de tension deux niveaux-Contrôleur flou… II.6.1.1 Compensation des harmoniques de tension… II.6.2 FAS-Convertisseur de tension trois-niveaux(NPC)-Contrôleur flou… II.6.2.1 Compensation des harmoniques de tension… II.6.2.2 Compensation d’un creux de tension… II.6.2.3 Compensation d’une surtension… II.6.2.4 Compensation d’un déséquilibre de tension… III.7 Conclusion… CHAPITRE IV : CCOONNDDIITTIIOONNNNEEUURR UUNNIIVVEERRSSEELL UUPPQQCC AA SSTTRRUUCCTTUURREE TTEENNSSIIOONN:: TTOOPPOOLLOOGGIIEESS,, SSTTRRAATTEEGGIIEESS DDEE CCOONNTTRROOLLEE && CCOOMMMMAANNDDEE IV.1 INTRODUCTION… IV.2 CLASSIFICATION DE CONDITIONNEUR UNIVERSEL (UPQC)… IV.3 STRUCTURES DE CONDITIONNEUR UNIVERSEL (UPQC)… IV.4 AVANTAGES & INCONVENIENTS DES STRUCTURES DE L’UPQC… IV.4.1 Conditionneur parallèle-série… IV.4.1.1 Avantages… IV.4.1.2 Inconvénients… IV.4.2 Conditionneur série-parallèle… IV.4.2.1 Avantages… IV.4.2.2 Inconvénients… IV.5 ECOULEMENT DE PUISSANCE DANS UN UPQC… IV.5.1 Mode de fonctionnement normale… IV.5.2 Compensation d’un creux de tension… IV.5.2 Compensation d’une surtension… IV.6 TOPOLOGIES D’UPQC A BASE DE CONVERTISSEURS DE TENSION DEUX & TROIS-NIVEAUX (NPC)… IV.7 COMMANDE DU CONDITIONEUR UNIVERSEL PARALLELE-SERIE (UPQC)… IV.7.1 Stratégies de contrôle d’un UPQC… IV.7.2 Commande du FAP IV.7.3 Commande du FAS IV.7.4 Régulation de la tension continue IV.8 SIMULATION DU FONCTIONNEMENT D’UN UPQC PARALLELE –SERIE ALIMENTANT UNE CHARGE NON-LINEAIRE… IV.8.1 UPQC à base d’un convertisseur de tension deux niveaux II.8.1.1 Compensation des harmoniques de tension et de courant… II.8.1.2 Réponse dynamique lors de la variation brusque de la charge… II.8.1.3 Compensation d’un creux de tension… II.8.1.4 Compensation d’une surtension… II.8.1.5 Compensation d’un déséquilibre de tension… II.8.1.6 Compensation simultanée des différentes perturbations… II.8.1.7 Compensation de la puissance réactive et correction du facteur de puissance… IV.8.2 UPQC à base d’un convertisseur de tension trois-niveaux (NPC) II.8.2.1 Compensation des harmoniques de tension et de courant… II.8.2.2 Réponse dynamique lors de la variation brusque de la charge… II.8.2.3 Compensation d’un creux de tension… II.8.2.4 Compensation d’une surtension… II.8.2.5 Compensation d’un déséquilibre tension… II.8.2.6 Compensation simultanée des différentes perturbations… II.8.2.7 Compensation de la puissance réactive et correction du facteur de puissance… IV.9 APPLICATIONS DES TECHNIQUES DE CONTROLE INTELLIGENTS A LA COMMANDE D’UN UPQC… II.9.1 UPQC à base d’un convertisseur de tension deux niveaux-contrôleur flou… II.9.1.1 Compensation des harmoniques de tension et courant… II.9.2 UPQC à base d’un convertisseur de tension trois-niveaux-contrôleur flou… II.9.2.1 Compensation des harmoniques de tension et courant… IV.10 CONCLUSION… CONCLUSION GENERALE… BIBLIOGRAPHIE… ANNEXE |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
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| TH/0327 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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