Modèle équivalent détaillé découplé pour la simulation de type EMT parallèle et à plusieurs vitesses d’un convertisseur modulaire à plusieurs niveaux avec stockage par batterie de type « Énergie »

Les convertisseurs modulaires à plusieurs niveaux (MMC) intégrés à des systèmes de stockage par batterie à Énergie s (BESS) permettent une utilisation efficace des ressources d’ Énergie renouvelables telles que l’éolien et le photovoltaïque, tout en améliorant la fiabilité et l’évolutivité des systèmes à courant continu haute tension. Cet article propose un modèle équivalent détaillé découplé (D-DEM) pour les MMC intégrés à des BESS, destiné à la simulation des transitoires électromagnétiques (EMT). Le modèle proposé permet de représenter avec précision la dynamique du convertisseur en modes de déblocage et de blocage. Afin d’utiliser efficacement les ressources matérielles disponibles, une technique de simulation à plusieurs taux est adoptée pour simuler les sous-systèmes du MMC avec différents pas de temps. De plus, une technique d’interpolation de commutation est proposée pour compenser avec précision les événements de commutation intra-pas de temps des multivalves du MMC. Afin d’accélérer encore davantage la simulation des transitoires électromagnétiques (EMT) du MMC, un solveur EMT hybride en calcul parallèle est mis en œuvre, utilisant à la fois des unités centrales de traitement (CPU) et des processeurs graphiques (GPU). La précision du modèle D-DEM proposé est validée par rapport à un modèle détaillé (DM) à l’aide de la boîte à outils Simulink/Simscape Electrical avec un pas de temps de 1 µs. L’efficacité de simulation du modèle D-DEM proposé est 2,81 fois supérieure à celle du modèle DEM classique avec une implémentation sur CPU uniquement pour le MMC comportant 400 sous-modules par bras. De plus, le solveur hybride CPU-GPU proposé est 79 fois plus rapide que l’implémentation séquentielle sur CPU uniquement.