Brevet FR3101739A1 — publié le 20210409

Procédé de commande d’un générateur (1) comprenant un onduleur (2) et une source d’énergie électrique (3), le générateur (1) étant configuré pour délivrer des valeurs électriques de sortie (V S ) à un réseau de distribution électrique, l’onduleur (2) étant piloté par une loi de commande (5), la loi de commande (5) comprenant un ensemble de valeurs fixées (p ref ) de paramètres pour modéliser le fonctionnement d’un générateur virtuel synchrone de sorte que la loi de commande (5) est configurée pour déterminer au moins une valeur de sortie cible (V S ,cible ) qui doit être délivrée par le générateur (1) au réseau de distribution électrique. Figure de l’abrégé : Figure 1 Modification des valeurs de paramètres de la loi de commande d’un générateur La présente invention concerne un procédé de commande d’un générateur. L'invention concerne également un générateur mettant en œuvre un tel procédé. Un micro réseau (appelé « microgrid » en anglais) est généralement un réseau électrique local destiné à produire et à distribuer de l’énergie électrique dans des zones généralement isolées et distantes des grands centres de production d’énergie électrique. De telles régions isolées sont par exemple des îles, des régions montagneuses, ou encore des régions désertiques. Le principe de micro réseau s’applique également lorsqu’un bâtiment, un ensemble de bâtiments, ou toute autre entité connectée à un large réseau de distribution souhaite gérer, au moins en partie, sa production d’énergie elle-même. Le principal intérêt des micro réseaux est ainsi qu’ils fonctionnent de manière autonome et se trouvent à proximité des zones de consommation (appelées également « charges »). Ainsi, les pertes inhérentes aux réseaux de distribution longues distances sont limitées. L’autonomie énergétique du micro réseau est généralement assurée par une ou plusieurs sources d’énergies électrique de différents types, parmi lesquelles des sources d’énergie renouvelable, telles que des sources d’énergie photovoltaïque ou éolienne. Afin de fournir l’énergie électrique au micro réseau, un générateur comprend au moins la source électrique d’énergie électrique et un onduleur. La source électrique produit une puissance électrique en générant une tension et un courant continus. Les tension et courant continus sont ensuite convertis par l’onduleur en une tension et un courant alternatifs. L’onduleur peut être asservi selon une loi de commande statique de manière à émuler le comportement d’un générateur. On parle alors de générateur virtuel. Il est ainsi possible de connecter électriquement des générateurs virtuels en parallèle avec d’autres générateurs sur le micro réseau. Un tel générateur virtuel peut néanmoins, sous certaines conditions, être confronté à des instabilités, notamment en cas de court-circuit ou de faible courant circulant sur le micro réseau. En particulier, de tels courts-circuits peuvent se produire lors de plusieurs évènements impactant le micro réseau, par exemple lorsqu’un exercice de maintenance entraine une rupture inopinée d’un câble sur le micro réseau. La loi de commande peut alors ne pas suffire pour piloter de façon efficace les valeurs électriques en sortie du générateur. Afin de pallier ce problème, les documents WO 2012116559 A1 et « Virtual Synchronous Generators for microgrid stabilization : Modeling, implementation and experimental validation on a microgrid laboratory », Rahmani et al., IEEE 2017 Asian Conference on Energy, Power and Transportation Electrification, prévoient par exemple des impédances, dites impédances virtuelles, afin de garantir une meilleure stabilité de l’onduleur. Selon un autre exemple, le document FR 1858434 prévoit que la loi de commande comprend des boucles d’intégration et de correction afin d’ajuster les valeurs électriques en sortie de l’onduleur. Toutefois, bien que pouvant s’avérer généralement satisfaisantes, de telles méthodes peuvent s’avérer insuffisantes, notamment lorsque les instabilités sur le réseau se révèlent être d’une durée particulièrement courte et/ou d’une amplitude trop élevée. Aussi, les surtensions ou surintensité en découlant sont susceptibles de dégrader le générateur, et notamment l’onduleur. Lorsque l’instabilité survient, et afin de protéger le générateur, une solution actuellement mise en œuvre est de temporairement déconnecter l’onduleur du micro réseau. Cependant, une telle déconnexion a pour inconvénient de ne pas permettre la distribution d’électricité provenant la source d’énergie électrique. Cela nécessite ensuite un redémarrage du générateur. En outre, et en particulier dans le cadre d’un micro réseau, une telle déconnexion peut déstabiliser davantage le micro réseau, créant de nouvelles instabilités potentiellement dommageables pour les autres générateurs qui y sont connectés. Un des buts de l'invention est donc de trouver un procédé de commande du générateur, et un générateur, simple, fiable et économique qui permet d’améliorer la résolution des problèmes liés à la survenance d’instabilité. Résumé L’invention vient améliorer la situation. Il est proposé un procédé de commande d’un générateur comprenant un onduleur et une source d’énergie électrique, le générateur étant configuré pour délivrer des valeurs électriques de sortie à un réseau de distribution électrique, le générateur étant piloté par une loi de commande, la loi de commande comprenant un ensemble de valeurs fixées de paramètres pour modéliser le fonctionnement d’un générateur virtuel de sorte que la loi de commande est configurée pour déterminer au moins une valeur de sortie cible qui doit être délivrée par le générateur au réseau de distribution électrique, le procédé comprenant : - déterminer au moins une valeur de sortie cible au moyen de la loi de commande ; - comparer la valeur de sortie cible avec au moins une valeur maximale admissible du générateur ; - si la valeur de sortie cible est supérieure à la valeur maximale admissible, déterminer une valeur modifiée d’au moins un paramètre de la loi commande. Grâce à ces dispositions, il est possible d’améliorer les performances du générateur par rapport à un générateur piloté par une loi de commande statique. En particulier, le générateur permet d’obtenir des valeurs électriques de sortie satisfaisantes, notamment en cas d’instabilité sur le réseau de distribution électrique. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre. Elles peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : Selon une réalisation, si la valeur de sortie cible est inférieure ou égale à la valeur maximale admissible, conserver la valeur fixée du paramètre de la loi de commande. Selon une autre réalisation, les étapes du procédé sont répétées de façon périodique, la loi de commande comprend lors de l’itération suivante k+1 du procédé la valeur déterminée du paramètre lors de l’itération précédente k. Selon une autre réalisation, les étapes du procédé sont répétées à une fréquence supérieure à 1kHz, voire à 5 kHz. Selon une autre réalisation, le générateur émule un générateur synchrone qui délivre un courant électrique dont la fréquence est déterminée par la vitesse de rotation d’un rotor par rapport à un stator, les paramètres de la loi de commande étant choisis parmi une résistance statorique du stator, une inductance transitoire du stator, une inductance permanente du stator, une inductance permanente du stator et un temps transitoire en boucle ouverte du générateur virtuel synchrone. Selon une autre réalisation, la valeur de sortie cible est déterminée au moyen de la loi de commande en fonction d’au moins une valeur électrique de sortie mesurée aux bornes du générateur. Selon une autre réalisation, la détermination de la valeur modifiée du paramètre est effectuée de sorte à minimiser un écart entre la valeur modifiée et la valeur fixée dudit paramètre. Selon une autre réalisation, la détermination de la valeur du paramètre modifiée est effectuée de sorte à minimiser un écart entre les valeurs modifiées du paramètre obtenues lors de deux itérations successives k, k+1 des étapes du procédé. Selon une autre réalisation, la valeur électrique de sortie est choisie parmi une valeur d’intensité(I abc ), une valeur de tension et une valeur de fréquence. Selon une autre réalisation, le procédé est configuré pour contrôler la valeur électrique de sortie du générateur lorsque de la survenance d’une instabilité sur le réseau de distribution électrique. Selon un autre aspect, il est proposé un programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un processeur, conduisent à mettre en œuvre le procédé selon l’invention. Selon un autre aspect, il est proposé un support d’enregistrement non transitoire lisible par un processeur sur lequel est enregistré un programme pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention. Selon un autre aspect, il est proposé un générateur comprenant un onduleur et une source d’énergie électrique, le générateur étant configuré pour délivrer des valeurs électriques de sortie à un réseau de distribution électrique, le générateur étant piloté par une loi de commande, la loi de commande comprenant un ensemble de valeurs fixées de paramètres pour modéliser le fonctionnement d’un générateur virtuel de sorte que la loi de commande est configurée pour déterminer au moins une valeur de sortie cible qui doit être délivrée par le générateur au réseau de distribution électrique, le générateur comprenant un processeur configuré pour : - déterminer au moins une valeur de sortie cible au moyen de la loi de commande ; - comparer la valeur de sortie cible avec au moins une valeur maximale admissible du générateur ; - si la valeur de sortie cible est supérieure à la valeur maximale admissible, déterminer une valeur modifiée d’au moins un paramètre de la loi commande. Selon une réalisation, le générateur est configuré pour délivrer des valeurs électriques de sortie à un micro réseau. Selon une autre réalisation, la source d’énergie électrique est une source d’énergie renouvelable. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 est une représentation schématique d’un générateur virtuel déjà connu de l’état de la technique. Fig. 2 est une représentation d’un schéma électrique équivalent de la connexion de l’onduleur au réseau de distribution électrique. Fig. 3 est une représentation schématique du procédé de commande selon la présente invention. Fig. 4 est une représentation des valeurs de tension d’un générateur virtuel triphasé connu de l’état de la technique à la suite d’un court-circuit sur le réseau de distribution électrique (à gauche) et des valeurs de tension d’un générateur virtuel triphasé selon l’invention à la suite du même court-circuit sur le réseau de distribution électrique (à droite). Fig. 5 est une représentation des valeurs d’intensité d’un générateur virtuel triphasé connu de l’état de la technique à la suite d’un court-circuit sur le réseau de distribution électrique (à gauche) et des valeurs d’intensité d’un générateur virtuel triphasé selon l’invention à la suite du même court-circuit sur le réseau de distribution électrique (à droite). Procédé de commande d’un générateur (1) comprenant un onduleur (2) et une source d’énergie électrique (3), le générateur (1) étant configuré pour délivrer des valeurs électriques de sortie (V S ) à un réseau de distribution électrique, le générateur (1) étant piloté par une loi de commande (5), la loi de commande (5) comprenant un ensemble de valeurs fixées (p ref ) de paramètres pour modéliser le fonctionnement d’un générateur virtuel de sorte que la loi de commande (5) est configurée pour déterminer au moins une valeur de sortie cible (V S ,cible ) qui doit être délivrée par le générateur (1) au réseau de distribution électrique, le procédé comprenant : - déterminer au moins une valeur de sortie cible (V S ,cible ) au moyen de la loi de commande (5) ; - comparer la valeur de sortie cible (V S ,cible ) avec au moins une valeur maximale admissible (V S,m ax ) du générateur (1) ; - si la valeur de sortie cible (V S ,cible ) est supérieure à la valeur maximale admissible (V S,m ax ), déterminer une valeur modifiée (p optim ) d’au moins un paramètre de la loi commande (5). Procédé selon la revendication 1, dans lequel, si la valeur de sortie cible (V S ,cible ) est inférieure ou égale à la valeur maximale admissible (V S,m ax ), conserver la valeur fixée (p ref ) du paramètre de la loi de commande (5). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les étapes du procédé sont répétées de façon périodique, la loi de commande (5) comprenant lors de l’itération suivante k+1 du procédé la valeur déterminée (p optim ) du paramètre lors de l’itération précédente k. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les étapes du procédé sont répétées selon une fréquence supérieure à 1kHz, voire à 5 kHz. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le générateur (1) émule un générateur synchrone qui délivre un courant électrique dont la fréquence est déterminée par la vitesse de rotation d’un rotor par rapport à un stator, les paramètres de la loi de commande (5) étant choisis parmi une résistance statorique du stator (R α ), une inductance transitoire du stator (L’ d ), une inductance permanente du stator (L d ), une inductance permanente du stator (L q ) et un temps transitoire en boucle ouverte (T’ do ) du générateur virtuel synchrone. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la valeur de sortie cible (V S ,cible ) est déterminée au moyen de la loi de commande (5) en fonction d’au moins une valeur électrique de sortie (V S ) mesurée aux bornes du générateur (1). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la détermination de la valeur modifiée (p optim ) du paramètre est effectuée de sorte à minimiser un écart entre la valeur modifiée (p optim ) et la valeur fixée (p ref ) dudit paramètre. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la détermination de la valeur du paramètre modifiée (p optim ) est effectuée de sorte à minimiser un écart entre les valeurs modifiées du paramètre obtenues lors de deux itérations successives k, k+1 des étapes du procédé. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la valeur électrique de sortie (V S ) est choisie parmi une valeur d’intensité (I abc ), une valeur de tension (V abc ) et une valeur de fréquence (f abc ). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, configuré pour contrôler la valeur électrique de sortie (V abc ) du générateur (1) lorsque de la survenance d’une instabilité sur le réseau de distribution électrique. Programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un processeur, conduisent à mettre en œuvre le procédé selon l’une des revendications 1 à 10. Support d’enregistrement non transitoire lisible par un processeur sur lequel est enregistré un programme pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 10. Générateur (1) comprenant un onduleur (2) et une source d’énergie électrique (3), le générateur (1) étant configuré pour délivrer des valeurs électriques de sortie (V S ) à un réseau de distribution électrique, le générateur (1) étant piloté par une loi de commande (5), la loi de commande (5) comprenant un ensemble de valeurs fixées (p ref ) de paramètres pour modéliser le fonctionnement d’un générateur virtuel de sorte que la loi de commande (5) est configurée pour déterminer au moins une valeur de sortie cible (V S ,cible ) qui doit être délivrée par le générateur (1) au réseau de distribution électrique, le générateur (1) comprenant un processeur configuré pour : - déterminer au moins une valeur de sortie cible (V S ,cible ) au moyen de la loi de commande (5) ; - comparer la valeur de sortie cible (V S ,cible ) avec au moins une valeur maximale admissible (V S,m ax ) du générateur (1) ; - si la valeur de sortie cible (V S ,cible ) est supérieure à la valeur maximale admissible (V S,m ax ), déterminer une valeur modifiée (p optim ) d’au moins un paramètre de la loi commande (5). Générateur (1) selon la revendication 13, configuré pour délivrer des valeurs électriques de sortie (V S ) à un micro réseau. Générateur (1) selon la revendication 13 ou 14, dans lequel la source d’énergie électrique (3) est une source d’énergie renouvelable.