Conversion d’énergie avancée - 5EUS5CNE

Objectif(s)

Acquérir des notions avancées sur la conversion d’énergie en vitesse fixe ou en vitesse variable. Cela concerne les machines électriques et de leur alimentation électronique associée, la commande vectorielle des machines asynchrones et des machines asynchrones à double alimentation, l’étude de régimes transitoires et subtransitoires des machines synchrones connectées au réseau, les modèles petits signaux des machines pour les réseaux électriques et leur stabilité.

Contenu(s)

Systèmes électriques et conversion d'énergie (2 ECTS)
Ce cours traite de la modélisation des machines en régimes dynamiques, pour la simulation et le contrôle commande. Il appréhende les problèmes de variation de vitesses, que ce soit en entrainement électromécanique (par exemple traction), ou en production d’électricité à vitesse variable (éolien, hydrolien, STEP). La machine synchrone étant vue en 2ème année, cet enseignement privilégiera l’étude de la machine asynchrone (à cage ou à double alimentation). Cet enseignement abordera aussi des études de stabilité, de contrôle commande et de connexion au réseau pour le cas spécifique de la production d’énergie électrique à vitesse variable.
Modèles dynamiques des alternateurs (1 ECTS)
Ce cours traite de la modélisation des machines synchrones en régime transitoire. Après un rappel des modèles utilisés en régime permanent (Behn Eschenburg, Potier et Blondel), le cours aborde la modélisation de la machine en régime transitoire dans le repère de Park-Concordia afin d'aboutir à un jeu d'équations continues dans le temps de la machine dans le repère d,q. L'influence des amortisseurs est ensuite intégrée à la modélisation puis la notion d'impédance opérationnelle est expliquée. Enfin, les méthodes d’identification de ces modèles sont abordées.
Stabilité des réseaux électriques (2 ECTS)
L'objectif de ce cours est de définir la notion de stabilité (de tension, de fréquence et angulaire) dans un réseau électrique et pourquoi il est nécessaire de la garantir. Dans un premier temps les liens entre puissance active/fréquence et puissance réactive/tension seront expliqués afin de pouvoir comprendre les stratégies de réglages existantes (réglage primaire, secondaire et tertiaire). La stabilité angulaire portera sur l’étude d’une machine synchrone (modélisation vue dans le cours sur les modèles dynamiques des alternateurs) connectée à un réseau de puissance infinie soumis à différents aléas. Le critère d'égalité des aires sera utilisé pour déterminer si le système est stable et, en cas de défaut, pour calculer le temps critique d'élimination de ce dernier. Ces analyses conduiront à la définition de différents critères de stabilité dans un réseau électrique.
Des ingénieurs d’EDF apporteront leur expertise, analyseront des incidents réels de stabilité ayant eu lieu sur le réseau électrique ainsi que les outils et méthodologies utilisées dans les centrales nucléaires et thermiques. Des bureaux d’études viendront compléter le cours permettant d’étudier la stabilité sur des réseaux multi-machines ou le calcul manuel n’est pas possible. L’utilisation du logiciel de simulation dynamique EUROSTAG permettra d’étudier:

• différents scénarii d’écroulement de tension sur un réseau de transport et de mettre en place des actions curatives et/ou préventives,
• la stabilité transitoire d'un grand réseau multi-machines (risque d’instabilité transitoire, détermination des temps critiques d’élimination des défauts).

• Module « Energie électrique » (1ère année tronc commun)
• Module « Machine en entrainement électriques » (IEE 2A)
• Module « Transformateur et réseau électrique » (IEE 2A)