Contribution à l'amélioration de la qualité de l'énergie électrique pour les sources d’énergie renouvelable

Abstract

Power electronics–based equipment has become an essential part of modern electrical power distribution systems. However, their widespread use introduces power quality problems, mainly due to harmonic distortion injected into the distribution network and the consumption of reactive power. In addition, modern equipment is increasingly sensitive to the quality of the supply voltage, which often requires an increase in power generation capacity, a solution that remains difficult and costly, especially under environmental constraints. In this context, the objective of this thesis is to study and analyze the Unified Power Quality Conditioner (UPQC) in order to improve power quality and compensate for disturbances caused by nonlinear loads. After reviewing the origins and effects of power quality problems in electrical networks, active compensation devices are presented. The UPQC, composed of a series active filter and a shunt active filter, is studied in terms of its structure and control strategies. The main contribution of this work lies in the integration of a photovoltaic system into the DC bus of the UPQC according to two configurations: with and without a DC–DC boost converter. Simulation results show a significant improvement in power quality, with a reduction in total harmonic distortion and proper regulation of the DC bus voltage. The configuration without the boost converter simplifies the system structure and reduces the overall cost while maintaining comparable performance.

تُعدّ المعدات المعتمدة على إلكترونيات القدرة جزءًا أساسيًا من أنظمة توزيع الطاقة الكهربائية الحديثة. إلا أن استخدامها يؤدي إلى ظهور مشاكل في جودة الطاقة، خاصة نتيجة توليد التوافقيات التي تُشوّه شبكة التوزيع واستهلاك القدرة غير الفعّالة. كما أصبحت التجهيزات الحديثة أكثر حساسية لجودة جهد التغذية، مما يستلزم أحيانًا زيادة قدرة التوليد الكهربائي، وهو حل صعب ومكلف في ظل القيود البيئية.في هذا السياق، تهدف هذه الأطروحة إلى دراسة وتحليل معوِّض جودة الطاقة الموحد (UPQC) من أجل تحسين جودة الطاقة الكهربائية وتعويض الاضطرابات الناتجة عن الأحمال غير الخطية. بعد عرض أسباب وتأثيرات مشاكل جودة الطاقة في الشبكات الكهربائية، تم تقديم أجهزة التعويض النشطة، حيث تمت دراسة معوِّض جودة الطاقة الموحد، المكوَّن من مرشح نشط على التوالي ومرشح نشط على التوازي، من حيث البنية واستراتيجيات التحكم .تكمن المساهمة الرئيسية لهذا العمل في دمج نظام كهروضوئي مع الناقل المستمر لمعوِّض جودة الطاقة الموحد وفق تكوينين: مع محوّل رافع للجهد وبدونه مع تنظيم جهد الناقل المستمر. أظهرت نتائج المحاكاة تحسنًا ملحوظًا في جودة الطاقة مع انخفاض معدل التشوه التوافقي الكلي وتنظيم جيد لجهد الحافلة المستمرة. كما أتاح التكوين دون محوّل رافع تبسيط بنية النظام وتقليل التكلفة الإجمالية مع الحفاظ على أداء مماثل.