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Analyse comparative des différentes techniques de réglage de type Grid-Forming pour onduleurs en source de tension

L'insertion massive des énergies renouvelables a un impact majeur sur le réseau électrique. Jusqu'à maintenant, nous utilisons des onduleurs de type « Grid-Following (GFI) ». Il s'agit d'onduleurs contrôlés en courant, qui ne présentent aucun comportement inertiel suite aux possibles variations du réseau. L'augmentation des onduleurs de type GFI, par rapport aux générateurs tournants, entraîne une réduction de l'inertie équivalente du réseau, et donc génère des problèmes sur le réglage de fréquence.

Pour contrer ce problème, les onduleurs de type « Grid-Forming (GFM) » permettent d'implanter une loi de réglage qui émule une inertie équivalente, ou « virtuelle ». Cette inertie virtuelle s'inspire du concept de régulation des centrales électriques conventionnelles. Cela permet d'améliorer la réponse du réseau aux variations de fréquence.

Le but de cette étude a été d'effectuer une analyse comparative de différentes méthodes de régulation d'onduleur GFM, utilisées dans un réseau de distribution. Même si plusieurs méthodes de réglage des onduleurs GFM ont été proposées dans la littérature, deux méthodes de régulation ont été retenues dans ce travail : la méthode du « Droop Control » et celle du « Virtual Synchronous Machine (VSM) ». La première méthode correspond à une approche relativement simplifiée, dans laquelle l'inertie virtuelle est implicitement tenue en compte. La deuxième méthode est une approche plus avancée, qui permet l'émulation d'une machine synchrone.

Les résultats de simulations ont démontré que les deux technologies possèdent un comportement presque similaire au niveau de la stabilisation et du dynamisme. Cependant, la régulation « VSM » se démarque principalement grâce à sa régulation de tension. De plus, elle possède un filtre intégré à la régulation de phase, permettant de supprimer l'impact du droop à régime stable. Le « Droop Control » serait plus approprié pour des charges passives alors que le « VSM » s'adapte mieux aux variations du réseau.