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Détection d’îlotage d’onduleurs photovoltaïquesJournée des utilisateurs EMTP-RV Clamart - 25 septembre 2008Bertrand RAISON
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Détection d’îlotage pour onduleurs photovoltaïques
Comparaison Matlab-Simulink / EMTP
R. Marguet, B. Raison, C. Duvauchelle
Journée utilisateurs EMTP-RV, Clamart
Détection d’îlotage d’onduleurs photovoltaïquesJournée des utilisateurs EMTP-RV Clamart - 25 septembre 2008Bertrand RAISON
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Plan de la présentation :
I – Qu’est-ce que l’îlotage ?
II – Présentation des structures simulées
III – Comparaisons des résultats obtenus
IV – Conclusions
Détection d’îlotage d’onduleurs photovoltaïquesJournée des utilisateurs EMTP-RV Clamart - 25 septembre 2008Bertrand RAISON
3I – Qu’est-ce-que l’îlotage ?
Mesure de tension aux bornes de l’installation
Analyse de la fréquence seuils [47.5Hz – 50.2Hz]Analyse de l’amplitude seuils [0.8Un – 1.1Un]
Principe
Pourquoi détecter l’îlotage ?
DCAC
Réseauprincipal
P, Q
Pch, Qch
dP, dQ
ChargeR, RL, RLC
Risque d’îlotage
Détection d’îlotage d’onduleurs photovoltaïquesJournée des utilisateurs EMTP-RV Clamart - 25 septembre 2008Bertrand RAISON
4I – Qu’est-ce-que l’îlotage ?
Fréquence (Hz)Tension (V)
Seuils de la protection principale
Besoin en protection additionnelle
Essais réalisés sur un banc expérimental sous tension de sécurité
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MetersOutPOutNInN
InP
Mesure_onduleur
+
Réseau
?v ip
.230kVRMS /_-90
+
1k
R1
+R
LCR
ésis
tanc
e
?vi
10,0
,0
+ RLC
Inductance
0,1mH,0
+
cSW1
scopescp1
Interrupteur_"Perte_du_réseau"
step
+ R4
?vi10
0000
000
+ R5
?vi
1000
0000
0
+R
LC Cha
rge
?vip
20,0
.063
6553
,0.0
0015
9138
neutrephase
onduleur
I – Qu’est-ce-que l’îlotage ?Structure simulée (EMTP-RV)
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Pont complet à IGBT
Reseau BT
Commande MLI des interrupteurs MLI 20kHz
+ +-
?s
sum1
ramp
v(t)
v(t)
+
12mH phase
neutre
++
-
+
12mH
Compare21?s
1
?s 0
1
lim1
0.95
?s
0.05
1
lim2
380
scopeVondu
VonduIpilotage
Pilotage_Onduleur_PLUS_RoCoF
?s
NOTf(u) 1 ?s
Recentrage
i(t)
?s
S1S4
S1S4
S1S4
S2S3
S2S3
S2S3
I – Qu’est-ce-que l’îlotage ?Schéma de principe
Contrôle et protection
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Il existe deux types de protection additionnelle anti îlotageactive (avec injection d’un signal supplémentaire et traitement)
passive (avec un ‘simple’ traitement des variables mesurées)
Etude d’une méthode passive particulière : le ROCOFRate 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 existantefiltres et compteurs
test sur un réseau très simple
I – Qu’est-ce que l’îlotage ?
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Plan de la présentation :
I – Qu’est-ce que l’îlotage ?
II – Présentation des structures simulées
III – Comparaisons des résultats obtenus
IV – Conclusions
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Deux simulateurs ont été utilisésMatlab/Simulink (avec la librairie PLECS)
EMTP-RV
Méthologie employéeUtilisation 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
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Filtre Passe-bas 5 Hz
phaseU
ecart
PLL
VonduIpilotage
f(u)1
2_x_Cos
?s
PROD12
Produit_1
?s
PROD12Produit_2
?s VqVd
IqId
Générateur_Idq_ref
f(u)12
Calcul_module
?s
f(u)12
Calcul_phase
?s
++
+ sum
1
PROD12
Ipilotage
?s
scopeIndicateur
scopeIndicateur_temporisé
scopeDérivée_ecart
ecart indic
indic_temp
der_freq
RoCoF SIN1
Fm5
?s
d__1 d__1State-Spaceyu 11
SS2!h
f(u)1
Modulo_2_x_Pi
?s
State-Spaceyu 11
SS1!h
d__1 d__1f(u)1
2_x_Sin?s
scope Vq
scope Vd
module
phase
II – Présentation des structures simuléesContrôle de l’onduleur
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Temporisateur 150 ms
Détection RoCoF
ecartindic
indic_temp
der_freq
f(s)
Intégration
Compare21
cmp1
Compare21
cmp2
c0.02
Seuil_Sup
c-0.02
Seuil_Inf
NOT
OR
Holdhcrcrv
?shld2
c0
C5
ramp?s
sg2Compare
21
?scmp3 c
0.150
C6
+ +-
sum1
Holdhcrcrv
?shld3
NO
T2
periodaverage
out inini
tr_120Hz
II – Présentation des structures simuléesROCOF
2
1
3
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Plan de la présentation :
I – Qu’est-ce que l’îlotage ?
II – Présentation des structures simulées
III – Comparaisons des résultats obtenus
IV – Conclusions
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13III – Comparaisons des résultats obtenus
0 100 200 300 400 500 600-30
-20
-10
0
10
20
30
t (ms)
Courants dans le réseau, l'onduleur et la cahrge
onduleur/p4/i_t@control@1DEV2/I_onduleur@control@1Charge@ib@1
Courant dans l'onduleur Courant dans le réseau Courant dans la charge
Fig 4.3 Courants dans le réseau, l’onduleur et la charge
Courants
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14III – Comparaisons des résultats obtenus
0 100 200 300 400 500 60049.85
49.9
49.95
50
50.05
50.1
t (ms)
yFréquence de la tension de l'onduleur
Fig 4.4 Fréquence de la tension de l’onduleur
Fréquence
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15III – Comparaisons des résultats obtenus
0 100 200 300 400 500 600-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
Seuil Sup
Seuil Inf
t (ms)
Dérivée de l'écart de fréquence
0 100 200 300 400 500 6000
0.2
0.4
0.6
0.8
1
t (ms)
Indicateur RoCoF non temporisé
0 100 200 300 400 500 600-1
-0.5
0
0.5
1
t (ms)
Indicateur RoCoF temporisé
Fig 4.5 Détection de la variation de fréquence et Indicateurs RoCoF
Rocof
1
2
3
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Simulations conduites sur les deux simulateurs séparémentstructures 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 problèmesSimulink/PLECS : pas variable – ETMP : pas fixe
Modélisation différente des éléments électriques sous les deux logiciels
III – Comparaisons des résultats obtenus
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0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.649.9
9.92
9.94
9.96
9.98
50
0.02
0.04
0.06
0.08
50.1
temps (s)
Frequence
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
0.05
0
0.05
temps (s)
Dérivée de l'écart de fréquence
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60
0.2
0.4
0.6
0.8
1
temps (s)
Indicateur RoCoF non temporisé
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60
0.2
0.4
0.6
0.8
1
temps (s)
Indicateur RoCoF temporisé
Fig 4.6 Indicateurs RoCoF et fréquence de l’onduleur – Résultats Simulink
0 100 200 300 400 500 60049.9
49.92
49.94
49.96
49.98
50
50.02
50.04
50.06
50.08
50.1
t (ms)
y
PLOT
onduleur/Pilotage_Onduleur_PLUS_RoCoF/PLL/frequence@control@1
0 100 200 300 400 500 600
0.05
0
0.05
t (ms)
Dérivée de l'écart de fréquence
0 100 200 300 400 500 6000
0.2
0.4
0.6
0.8
1
t (ms)
Indicateur RoCoF non temporisé
0 100 200 300 400 500 600-1
-0.5
0
0.5
1
t (ms)
Indicateur RoCoF temporisé (150 ms)
Fig 4.7 Indicateurs RoCoF et fréquence de l’onduleur – Résultats EMTP-RV
1
2
3
1
2
3
Empt
Matlab
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18III – Comparaisons des résultats obtenus
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.649.2
49.3
49.4
49.5
49.6
49.7
49.8
49.9
50
50.1
temps (s)
Fréq
uenc
e (H
z)Fréquence de la tension de l'onduleur
Fig 4.9 Fréquence de la tension de l’onduleur
Fréquence
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Plan de la présentation :
I – Qu’est-ce que l’îlotage ?
II – Présentation des structures simulées
III – Comparaisons des résultats obtenus
IV – Conclusions
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Pour le moment, erreur non encore résoluemodèle
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.
IV – Conclusions
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Détection d’îlotage pour onduleurs photovoltaïques
Comparaison Matlab-Simulink / EMTP
Fin
R. Marguet, B. Raison, C. Duvauchelle