Détection d îlotage pour onduleurs photovoltaïques

Détection d îlotage pour onduleurs photovoltaïques Comparaison Matlab-Simulink / EMTP R. Marguet, B. Raison, C. Duvauchelle Journée utilisateurs EMTP-RV, Clamart

2 Plan de la présentation : I Qu est-ce que l îlotage? II Présentation des structures simulées III Comparaisons des résultats obtenus IV Conclusions

I Qu est-ce-que l îlotage? 3 Pourquoi détecter l îlotage? P, Q DC AC dp, dq Pch, Qch Réseau principal Risque d îlotage Charge R, RL, RLC Principe Mesure de tension aux bornes de l installation Analyse de la fréquence seuils [47.5Hz 5.2Hz] Analyse de l amplitude seuils [.8Un.Un]

I Qu est-ce-que l îlotage? 4 Besoin en protection additionnelle Tension (V) Fréquence (Hz) Seuils de la protection principale Essais réalisés sur un banc expérimental sous tension de sécurité

I Qu est-ce-que l îlotage? 5 Structure simulée (EMTP-RV) Interrupteur_"Perte_du_réseau" step scp scope csw Inductance + RLC + +,mh, Réseau.23kVRMS /_-9?v ip,, RLC +?vi Résistance InP InN Meters OutP OutN Mesure_onduleur + R4?vi + R5?vi 2,.636553,.5938?vip + RLC Charge onduleur phase neutre + k R

I Qu est-ce-que l îlotage? 6 Pont complet à IGBT Schéma de principe SS4 S2S3 Reseau BT 38 2mH phase + 2mH + i(t) v(t) neutre S2S3 SS4 v(t) + + - Commande MLI des interrupteurs MLI 2kHz Vondu scope S2S3 NOT SS4 lim Compare 2.5.95 lim2 Recentrage f(u) sum - + + Ipilotage Vondu Pilotage_Onduleur_PLUS_RoCoF ramp Contrôle et protection

I Qu est-ce que l îlotage? 7 Il existe deux types de protection additionnelle anti îlotage active (avec injection d un signal supplémentaire et traitement) passive (avec un simple traitement des variables mesurées) Etude d une méthode passive particulière : le ROCOF Rate Of Change Of Frequency Image de la dérivée de la fréquence Cette information est déjà disponible dans la boucle de contrôle de l onduleur Ajout d éléments à côté de la boucle de contrôle existante filtres et compteurs test sur un réseau très simple

8 Plan de la présentation : I Qu est-ce que l îlotage? II Présentation des structures simulées III Comparaisons des résultats obtenus IV Conclusions

II Présentation des structures simulées 9 Deux simulateurs ont été utilisés Matlab/Simulink (avec la librairie PLECS) EMTP-RV Méthologie employée Utilisation du schéma électrique et des données EMTP Transfert et adaptation du contrôle développé sous Simulink vers EMTP Validation du fonctionnement à l identique des différents blocs

II Présentation des structures simulées Contrôle de l onduleur Filtre Passe-bas 5 Hz scope Vd Vondu U PLL phase ecart f(u) 2_x_Sin f(u) 2_x_Cos Modulo_2_x_Pi f(u) Produit_ PROD 2 PROD 2 Produit_2 RoCoF d d SS!h State-Space u y SS2!h State-Space u y d d scope Vq Vd Vq Id Iq Générateur_Idq_ref Calcul_module f(u) 2 Calcul_phase 2 f(u) + + + module phase sum SIN Ipilotage PROD 2 Ipilotage ecart indic Indicateur scope Fm5 indic_temp Indicateur_temporisé scope der_freq Dérivée_ecart scope

II Présentation des structures simulées ROCOF Détection RoCoF Compare 2 2 indic OR NOT cmp Compare 2 c.2 Seuil_Sup f(s) Intégration ini out in period average tr_ 2Hz ecart cmp2 c -.2 Seuil_Inf der_freq Temporisateur 5 ms NOT2 indic_temp 3 Compare 2 cmp3 C6 c.5 sum + + - C5 c rv rc hc Hold hld2 hld3 Hold rv rc hc ramp sg2

2 Plan de la présentation : I Qu est-ce que l îlotage? II Présentation des structures simulées III Comparaisons des résultats obtenus IV Conclusions

III Comparaisons des résultats obtenus 3 Courants 3 Courants dans le réseau, l'onduleur et la cahrge onduleur/p4/i_t@control@ Courant dans l'onduleur DEV2/I_onduleur@control@ Courant dans réseau Charge@ib@ Courant dans la charge 2 - -2-3 2 3 4 5 6 t (ms) Fig 4.3 Courants dans le réseau, l onduleur et la charge

III Comparaisons des résultats obtenus 4 Fréquence 5. Fréquence de la tension de l'onduleur 5.5 5 y 49.95 49.9 49.85 2 3 4 5 6 t (ms) Fig 4.4 Fréquence de la tension de l onduleur

III Comparaisons des résultats obtenus 5 Rocof..5 Seuil Sup Seuil Inf -.5 Dérivée de l'écart de fréquence -. 2 3 4 5 6 t (ms) Indicateur RoCoF non temporisé.8 2.6.4.2 2 3 4 5 6 t (ms) Indicateur RoCoF temporisé.5 3 -.5-2 3 4 5 6 t (ms) Fig 4.5 Détection de la variation de fréquence et Indicateurs RoCoF

III Comparaisons des résultats obtenus 6 Simulations conduites sur les deux simulateurs séparément structures de contrôle : schémas identiques schéma électrique : à l écran identiques mais résultats différents à l issue des simulations pour des scénarii identiques Utilisation des résultats EMTP sous Simulink (boucle ouverte) résultats identiques tests positifs des blocs de contrôle séparément validation du transfert des blocs de contrôle sous EMTP Recherche de la source des problèmes Simulink/PLECS : pas variable ETMP : pas fixe Modélisation différente des éléments électriques sous les deux logiciels

y.5.5 Dérivée de l'écart de fréquence 5..8.6 Frequence 7..2.3.4.5.6 temps (s).4 Indicateur RoCoF non temporisé 2.2.8.6 5.4.2 9.98..2.3.4.5.6 temps (s) Empt Indicateur RoCoF temporisé 9.96 3.8.6.4.2 9.94 9.92.5.5..2.3.4.5.6 temps (s) 49.9..2.3.4.5.6 temps (s) Fig 4.6 Indicateurs RoCoF et fréquence de l onduleur Résultats Simulink Dérivée de l'écart de fréquence 5. 5.8 5.6 PLOT onduleur/pilotage_onduleur_plus_rocof/pll/frequence@control@ 2 3 4 5 6 t (ms) Indicateur RoCoF non temporisé 5.4 5.2.8 2.6.4.2 5 49.98 Matlab 2 3 4 5 6 t (ms) Indicateur RoCoF temporisé (5 ms) 49.96 3.5 -.5 49.94 49.92-2 3 4 5 6 t (ms) 49.9 2 3 4 5 6 t (ms) Fig 4.7 Indicateurs RoCoF et fréquence de l onduleur Résultats EMTP-RV

III Comparaisons des résultats obtenus 8 5. Fréquence de la tension de l'onduleur Fréquence 5 49.9 49.8 Fréquence (Hz) 49.7 49.6 49.5 49.4 49.3 49.2..2.3.4.5.6 temps (s) Fig 4.9 Fréquence de la tension de l onduleur

9 Plan de la présentation : I Qu est-ce que l îlotage? II Présentation des structures simulées III Comparaisons des résultats obtenus IV Conclusions

IV Conclusions 2 Pour le moment, erreur non encore résolue modèle solveur pas dans la structure de contrôle? Un problème plus de «fond» simuler sous deux logiciels différents est-ce une aide pour la validation ou une source de problèmes supplémentaires? d un point de vue universitaire, ce n est pas du temps perdu.

2 Détection d îlotage pour onduleurs photovoltaïques Comparaison Matlab-Simulink / EMTP R. Marguet, B. Raison, C. Duvauchelle Fin