Méthodes de contrôle de la boucle interne

Selon l’application du générateur distribué, différents contrôleurs peuvent être utilisés pour le contrôle de l’interface d’ électronique de puissance VSI connectée à un filtre de sortie (L, LC ou LCL). Les filtres LCL sont fréquemment utilisés dans les VSI en raison de leurs avantages en termes de taille et de poids, des filtres et de l’atténuation efficace des harmoniques de commutation [6]. Cependant, les filtres LCL sont compliqués par rapport aux filtres L à cause du nombre d’équations élevé et les termes de découplage qui ne sont pas visibles ce qui augmente la complexité de la dynamique du système DG. De plus, en raison du pic de résonance élevé des filtres LCL, leur incorporation dans les VSI nécessite la modification du contrôleur conventionnel.

Le contrôle d’un DG est principalement conçu en conformité avec les conditions du réseau électrique au PCC. Le but du contrôle de la boucle interne est de garantir une bonne performance, d’ assurer la stabilité du système, d’éliminer l’ erreur en régime permanent et d’améliorer le rejet de perturbations en rejetant les harmoniques de la tension du réseau. Selon l’ application dans le MG et en fonction de la disponibilité des capteurs et/ou des signaux et du point de vue économique et pratique, les approches de contrôle des générateurs distribués peuvent être classées en deux catégories: (i) les boucles de contrôle multiples (multiboucle) qui regroupent deux ou trois boucles de contrôle et (ii) et les boucles de contrôle à contrôleur unique.

Ainsi, différentes techniques de contrôle ont été appliquées pour les générateurs distribués ces dernières années par les chercheurs, ces techniques varient de la plus simple à des approches analytiques très complexes et celles dites intelligentes; et chacune des techniques de contrôle présente des avantages et des inconvénients; il est très fréquent de les combiner pour tirer les avantages de chacun.

Méthodes basées sur le contrôle PR et prédictif 

Yaoqin et al [7] ont proposé un régulateur proportionnel résonant (PR) dans le repère biphasé alpha bêta afin de suivre la référence du courant alternatif, de même pour éviter le couplage fort formé par la transformation biphasée. Seong et al [8] ont proposé la méthode d’amortissement actif prédictive pour réduire au minimum le comportement de résonance pendant la connexion au réseau. Yang et al. [9] ont proposé une stratégie de commande prédictive pour la boucle interne du courant et une stratégie de contrôle floue pour la boucle externe de la tension afin d’éliminer l’erreur de phase en régime permanent entre le courant de sortie et de référence, et de compenser les erreurs causées par les retards d’échantillonnage et les calculs de discrétisation, avec une fréquence de commutation fixe. Yohan et al. [10] ont utilisé la stratégie de commande prédictive du courant basée sur la stratégie de commande de puissance directe prédictive. Mais l’inconvénient de cette commande est  l’approche mathématique, qui est sensible aux variations des paramètres. L’estimation des paramètres est réalisée par la méthode des moindres carrés, elle améliore la précision du système de contrôle [11].

Méthodes basées sur le contrôle adaptatif et deadbeat 

Espi et al. [12] ont présenté une commande adaptative robuste prédictive de courant (RPCC) pour les onduleurs triphasés connectés au réseau. La correction d’erreur est réalisée au moyen d’une stratégie d’adaptation qui fonctionne en parallèle avec l’algorithme deadbeat, donc en préservant la caractéristique de réponse rapide de la loi de prédiction. Jiabing and Zhu. [13] ont présenté une stratégie de contrôle deadbeat prédictive contrôle direct de la puissance (DPC) avec l’amélioration des séquences du vecteur de tension pour un réseau connecté à un VSI. A. Timbus [14] et EI-Saadany. [15] ont utilisé le contrôle deadbeat pour réduire au minimum l’erreur de prévision (prédire l’effet d’action de la commande) de sorte que le courant de référence peut être suivi correctement sans aucune erreur. Mattavelli et al [16] ont traité la robustesse de ce contrôleur dans lequel l’estimation de la tension de ligne améliore la robustesse du contrôleur pour des paramètres inadéquats.

Malesani et al [17] ont proposé différentes méthodes et algorithmes de contrôle d’hystérésis pour obtenir une fréquence de commutation fixe. En fonction de la méthode utilisée, la complexité de l’unité de commande peut être augmentée considérablement. Xunjiang et Qin [18] ont présenté un algorithme de contrôle de la bande d’hystérésis adaptative mettant en vedette la modulation dynamique de la largeur de bande d’hystérésis.

Méthodes basées sur le contrôle optimal et DPC 

Alepuz et al. [19] ont présenté une approche simple et facile à mettre en œuvre pour le contrôle d’un onduleur de trois niveaux avec point neutre (NPC) basé sur le régulateur linéaire quadratique (LQR) et des techniques de contrôle de Gain-Scheduling, ces techniques de contrôle fonctionnent simultanément dans le régulateur , ce qui permet le contrôle de toutes les variables d’état, y compris les variables d’état liées aux tensions du bus continu [20]. Xiang et al. [21] ont proposé un contrôleur mode glissant (SM) avec fréquence de commutation fixe intégrale résonant (IRSMC). Le phénomène du chattering du contrôleur SMC est éliminé par l’adoption de la loi de GAO [22] . Shang et Sun [23] ont présenté une amélioration de la commande directe de puissance (DPC) basée sur le contrôleur SM lorsque la tension du réseau est déséquilibrée afin de réaliser des objectifs de contrôle sélectif, c’est-à-dire l’obtention d’un courant équilibré et sinusoïdal, en supprimant les ondulations de la puissance réactive et l’annulation des ondulations de la puissance active. Jiabing et Bin [24] ont proposé une stratégie de contrôle DPC qui emploie une commande non linéaire de mode glissant pour calculer directement la tension du convertisseur nécessaire afin d’éliminer les erreurs de puissances active et réactive sans impliquer toute la transformation de coordonnées synchrones.

Méthodes basées sur le contrôle robuste et répétitif

Hornik et Zhong [25] ont proposé une conception du régulateur de courant sur la base Hoo et la technique de contrôle répétitif pour les onduleurs connectés au réseau pour réduire le THD du courant. Le régulateur de courant Hoo permet de maintenir un équilibre au point neutre de l’onduleur et permet d’éliminer le courant circulant à travers les condensateurs dans la partie continue [26]. Liu et al. [27] ont proposé une stratégie de contrôle pour amortir les harmoniques, le courant de sortie de l’onduleur est contrôlé par un régulateur PI et le courant du réseau est contrôlé par le contrôleur répétitif (RC). Chen et al. [28] ont proposé un système de contrôle amélioré basé sur le contrôle répétitif, pour les onduleurs triphasés connectés au réseau. Le système proposé adopte TO/6 comme le temps de retard dans des trames synchrones de référence à rotation positive et rotation négative pour supprimer les 6n ± 1 harmoniques. Asbatkan et al [29] ont présenté une adaptation de la fréquence avec un contrôleur répétitif (RC), qui est basé sur le principe du modèle interne (IMP). Hornik et Zhong [30, 31] ont proposé un régulateur de tension qui est mis en œuvre pour les onduleurs connectés au réseau sur la base de Hoo et les techniques de contrôle répétitif basé sur le principe du modèle interne, ce qui conduit à un très faible THD avec l’amélioration des performances de suivi de consigne. Loh et al [32] ont proposé un nouveau contrôleur répétitif qui peut réaliser le rejet de plusieurs harmoniques avec une structure simple. Le nouveau contrôleur n’a été vérifié qu’avec un filtre L dans un onduleur. Guofei et al [33] ont utilisé la méthode du double contrôle en boucle fermée avec une commande feed forward pour limiter le pic de résonance du filtre LCL et apporter un gain élevé et une réponse rapide ; le contrôle répétitif peut fournir au système la capacité à atténuer les harmoniques dans le réseau et une bonne robustesse. Dong et al [34] ont proposé un système de contrôle répétitif amélioré conçu spécialement avec un filtre de réponse impulsionnelle fini (FIR). Le filtre FIR en cascade avec une fonction traditionnelle de retard peut approximer la fonction de commande répétitive idéale de n’importe quel rapport. Chao et Dagui [35] ont proposé un contrôleur de logique floue (FLC) et un double contrôleur en mode PI -FLC pour réduire les dépassements et améliorer la performance d’erreur de poursuite.