Transformateur électronique de puissance avec technique PLL adaptative pour la traversée des perturbations de tension

      Cet article propose un nouveau PET pour un réseau de distribution appelé unité de distribution de puissance flexible, et révèle le mécanisme d'échange d'énergie entre le réseau et la charge. Un prototype isolé à fréquence intermédiaire de 30 kW 600 VAC/220 VAC/110 VDC a été développé et démontré. Cet article présente également les stratégies de contrôle clés du PET pour les applications de réseau de distribution, en particulier sous des conditions de perturbation de tension du réseau. De plus, les problèmes de stabilité liés au PET triphasé connecté au réseau sont discutés et vérifiés par une analyse basée sur l'impédance. Le prototype de PET est testé et il passe la fonction de traversée de perturbation de tension. 

1.Introduction.

     Un transformateur de distribution est l'équipement le plus important et le plus courant dans un réseau de distribution, responsable de la transformation de tension et de l'isolation de tension. Un transformateur de distribution traditionnel est très fiable ; cependant, il est encombrant et lourd. Les harmoniques entre les côtés primaire et secondaire ne peuvent pas être isolées, et un équipement supplémentaire est nécessaire pour surveiller et protéger contre les éventuels problèmes de panne. Aujourd'hui, ces inconvénients sont de véritables préoccupations dans le milieu académique et industriel. Par conséquent, les transformateurs basés sur l'électronique de puissance, appelés transformateurs électroniques de puissance, transformateurs universels intelligents, transformateurs à état solide, transformateurs intelligents, routeurs d'énergie, etc., sont progressivement devenus un sujet émergent au cours des 10 dernières années, en particulier pour les applications aérospatiales, de traction ferroviaire, de réseau intelligent et d'Internet de l'énergie. Leur utilisation initiale peut se faire dans des applications spéciales où le coût et l'efficacité sont secondaires par rapport à la taille et au poids.

2.Structure et spécifications du PET.

    Une méthode de contrôle en boucle ouverte à fréquence de commutation fixe est adoptée pour le convertisseur DC/DC isolé à fréquence intermédiaire multi-enroulement. Il est appelé transformateur DC et fournit une tension de sortie non régulée. En réduisant les exigences de régulation et en rétrécissant les plages de tension d'entrée, le transformateur DC peut atteindre une efficacité et une puissance de sortie supérieures à celles du transformateur standard régulé, même si le choke de filtrage est éliminé. Les onduleurs triphasés sont composés de trois onduleurs H4 monophasés modulaires identiques, qui ont une excellente capacité de correction de charge déséquilibrée, ou d'autres méthodes de contrôle supplémentaires doivent être ajoutées à l'onduleur triphasé. La tension de sortie AC est régulée avec des contrôleurs à double boucle, où la boucle externe est configurée pour réguler la valeur efficace de la tension, tandis que la boucle interne régule la valeur instantanée de la tension. De plus, une stratégie de contrôle SPWM bipolaire aide à soutenir la puissance réactive.

3.Stratégies clés pour le PET pour la traversée de perturbation de tension.

     Pour un PET opérant avec une perturbation de tension du réseau, l'observabilité et la commandabilité sont essentielles. La détection précise et rapide de la fréquence et de l'angle de phase de la tension du réseau est essentielle pour assurer la génération correcte des signaux de référence et pour répondre aux codes d'utilisation, en particulier pour ceux opérant sous des distorsions courantes telles que les harmoniques, les sags de tension, les variations de fréquence et les sauts de phase. Le changement dynamique de la tension du réseau doit être pris en compte pour des préoccupations de contrôle rapide. Par conséquent, deux stratégies clés pour le PET ont été étudiées et présentées séparément dans cette section, y compris les méthodes de conception de la boucle de verrouillage de phase (PLL), les principes de commande et le modèle de petit signal de l'onduleur PWM triphasé. Les problèmes de stabilité liés au PET triphasé connecté au réseau sont également discutés.

4.Conclusion.

        Cet article propose un nouveau PET pour un réseau de distribution appelé unité de distribution de puissance flexible. L'isolation DC/DC pour les onduleurs triphasés est mise en œuvre à travers un transformateur multi-enroulement compact, ce qui réduit la complexité du système. En se concentrant sur les problèmes de code réseau du PET, tels que la traversée de perturbation de tension et la résonance harmonique, qui n'ont pas été rencontrés auparavant, ce manuscrit présente en détail les méthodes de conception de PLL sous des conditions de réseau distordu, les principes de commande, le modèle de petit signal et l'admittance d'entrée de l'onduleur PWM triphasé. Cela aide à comprendre la résonance harmonique dans les systèmes de puissance basés sur l'électronique de puissance utilisant un PET.

Source: IEEE Xplore

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