Simulation HIL Simulation de convertisseurs CC-CC à commutation magnétique (MMC) pour les applications HVDC
Document technique, Simulation HIL (HIL), Systèmes de puissance
2023-09-25
Les réseaux à courant continu haute tension (HVDC) renforcent la flexibilité des réseaux à courant alternatif existants et constituent une solution pour l’intégration de ressources renouvelables à grande échelle. Le développement de ces réseaux HVDC nécessitera des technologies de pointe. L’une de ces technologies clés est celle des convertisseurs CC-CC haute tension. Le groupe de travail WG B4.76 du CIGRE a analysé le rôle des convertisseurs CC-CC dans les réseaux HVDC, en évaluant leur faisabilité, leurs motivations et leurs applications. Deux topologies de convertisseurs, à savoir les convertisseurs CC-CC isolés et non isolés, ont été identifiées comme topologies de référence. Elles reposent sur des convertisseurs modulaires à plusieurs niveaux (MMC). Cet article explore la simulation « Hardware-in-Loop » (HIL) de ces convertisseurs. Les deux topologies sont testées en HIL à l’aide d’une implémentation à pas de temps multi-fréquence sur FPGA et CPU, tant en conditions normales qu’en conditions de défaut. Les topologies sont modélisées, y compris la dynamique et les signaux de commande de tous les sous-modules. Le modèle prend en charge différents types de sous-modules au sein d’une même valve et convient pour tester la commande du convertisseur ainsi que son comportement détaillé. Les modèles sont développés dans RTLAB. De plus, les performances de ces modèles sont validées à l’aide d’un simulateur en temps réel avec une carte FPGA. La validation du modèle s’effectue en comparant les résultats à ceux d’un modèle de référence. Les résultats montrent une bonne précision de la méthode proposée, avec un pas de temps inférieur à la microseconde pour la simulation des sous-modules. Ce travail apporte une solution aux fabricants et aux exploitants pour tester la commande des convertisseurs CC-CC à l’aide de la méthode HIL. La méthode proposée peut également être appliquée à d’autres topologies CC-CC basées sur des valves MMC.