Stabilité des systèmes électriques modernes à base de convertisseurs aux fréquences multiples

De nos jours la transformation des systèmes électriques, voit le passage d'une situation où la production classique basée sur les machines synchrones était majoritaire à une situation caractérisée par l'accélération de la pénétration des productions renouvelables mettant en œuvre des convertisseurs. Les systèmes électriques conventionnels possèdent des propriétés de fort amortissement naturel, de forte contribution aux courants de défaut et une inertie naturelle. Par contre, il est anticipé que les systèmes électriques du futur seront caractérisés par une limitation de l'amortissement, de la contribution aux courants de défaut et de l'inertie naturelle liée au masses tournantes. Les systèmes à forte pénétration d'équipements à électronique de puissance (PE) peuvent améliorer les fonctionnalités et les performances des systèmes électriques, mais une forte proportion d'équipements basés sur des convertisseurs peuvent aussi provoquer des fonctionnements instables, si la situation n'a pas été étudiée avec beaucoup d'attention, et si le contrôle des convertisseurs n'est pas coordonné avec les résonnances du réseau et entre les différents systèmes PE.

En outre l'infrastructure électrique devient plus complexe du fait de l'introduction de liaisons à haute tension à courant alternatif (CAHT) par câbles, de connexions à courant continu (CCHT), de la pénétration généralisée de sources de production renouvelables, par ex. des fermes photovoltaïques(PV), des parcs éoliens (PP), et mise en place de réseaux offshore. Cette transformation du système électrique peut induire des risques d'instabilité, localement dans la plage des fréquences harmoniques, mais aussi à une échelle plus étendue du système électrique dans une bande de fréquence proche de la composante fondamentale.

La complexité du comportement du système électrique, due à l'utilisation croissante de systèmes de conversion de puissance, induit des difficultés en matière de stabilité. Cette situation appelle des analyses à différentes échelles de temps des systèmes multi-convertisseurs, parce que les boucles de contre réaction des contrôles de convertisseurs raccordés au réseau sont caractérisées par des constantes de temps multiples, et que la pluralité des équipements PE peut déclencher un comportement oscillatoire indésirable. Néanmoins l'utilisation de dispositifs de conversion apporte aussi une large gamme de solutions d'amélioration du fonctionnement et de la stabilité des systèmes électriques.

Comme le nombre des unités de production (PGU) mettant en œuvre des PE croît rapidement, et que l'infrastructure du système électrique devient plus...