[en] It is a fact that the presence of power distributed generation sources in the electrical sector is growing exponentially worldwide. This can mainly be explained by the increase of renewable energy production, which involves principally grid-connected single- and three-phase Voltage Source Converters (VSCs). Regarding the regulations for medium and high power inverters, it is not enough to generate currents with low harmonic content and a unity-power-factor operation: grid-connected VSCs also have to work properly when the electrical grid presents non-ideal characteristics such as frequency variations, sags, swells or a high impedances, among other disturbances. In line with the above and to improve the grid currents quality, LCL filters are widely used at the input of VSCs for their attenuation capabilities at high frequencies. However, they present a big resonance that may produce robustness issues. In order to study this problem and to stablish a basis for the controllers design, the grid-connected VSC mathematical models have been obtained, analysed and discretised, including passive and active LCL resonance damping techniques. Adaptive Feedforward Cancellation (AFC) is the control technique addressed in this research work, leading to robust designs which are able to face all the grid disturbances aforementioned. AFC controllers, formed by resonators, have been considered in continuous- and discrete-time forms, and presenting infinite and finite gain, along with an anti-windup system for limitation purposes. The development of an AFC control design method (directly in discrete time), and the use of automatic code generation tools, have allowed a fast implementation of the resonant controllers into a Digital Signal Processor (DSP). The experimental results obtained from the VSC prototypes (also developed during this thesis), prove the robustness of this control technique.

[fr] C'est un fait que la présence de sources de génération d'énergie distribuée dans le secteur électrique est en train de croître exponentiallement à niveau mondiale. Ceci est principalement à cause de l'augmentation de la production d'énergies renouvelables, qui est étroitement liée à des convertisseurs statiques de puissance monophasés et triphasés (VSC) connectés au réseau électrique. Par rapport aux régulations dans le domaine des onduleurs de moyenne et forte puissance, il n'est pas seulement nécessaire qu'ils génèrent des courants à bas contenu harmonique avec un facteur de puissance unitaire: le fonctionnement de ces systèmes doit être correct face à des situations non idéales du réseau comme variations de fréquence, creux de tension ou réseaux faibles, parmi d'autres. Dans cet esprit et pour améliorer la qualité des courants du réseau, les filtres LCL sont vastement utilisés à l'entrée des VSC pour leur capacité d'atténuation aux hautes fréquences. Néanmoins, la grande résonance qu'ils présentent peut générer des problèmes de robustesse. Pour l'étude de ce phénomène et créer une base pour la conception des contrôlleurs, les modèles mathématiques des VSC ont été obtenus, analysés et discretisés, y compris techniques d'amortissement passives et actives pour le filtre LCL. La technique de commande abordée dans ce travail de recherche s'appelle Adaptive Feedforward Cancellation (AFC), avec laquel il a été possible d'obtenir des contrôlleurs robustes et capables de faire face aux perturbations du réseau nommées précédemment. Les contrôlleurs AFC, constitués de résonateurs, ont été considerés en temps continu et discret, et avec des gains infinis et finis, ainsi qu'un système de limitation anti-windup. Le développement d'une méthode de conception de commande AFC (directement en temps discret) et l'utilisation d'outils de génération de code automatique, ont permis une implementation rapide des contrôlleurs résonantes dans un processeur de signal numérique (DSP). Les résultats expérimentaux obtenus avec les prototypes des convertisseurs monophasé et triphasé (aussi développés pendant cette thèse), réalerment la robustesse de cette technique de commande.