Qualité de l'onde électrique et moyens de mitigation

La question de la qualité de l'onde électrique a attiré l'attention en raison de l'usage grandissant des convertisseurs de puissance dans la conversion de l'énergie alternative pour l'alimentation des charges électriques. Ces convertisseurs possèdent une bonne performance en matière de réponse dynamique et de volume massique, au détriment d'un important problème de dégradation de la qualité de l'onde à cause de la pollution harmonique engendrée. Cette pollution entraîne un faible facteur de puissance, une réduction du rendement des systèmes de puissance, une distorsion dans les tensions et une élévation des pertes dans les lignes de transport et de distribution. Des moyens de mitigation traditionnels consistent à utiliser des filtres passifs pour atténuer les courants harmoniques dans la ligne et pour améliorer le facteur de puissance. Cependant, ces filtres ont des inconvénients majeurs dont la provocation des résonances série et parallèle et les caractéristiques constantes de compensation. D'autre part, des règlements standards pour la restriction des harmoniques sont déjà en vigueur dans plusieurs pays. De plus, la dérégulation de l'énergie électrique semble une question de temps. La nécessité de trouver des moyens de mitigation efficaces pour remplacer les filtres passifs, devient alors primordiale. Dans ce contexte, différentes topologies et stratégies de commande de filtres actifs ont été proposées dans la littérature durant les deux dernières décennies. Dans cette thèse, nous retraçons dans un premier temps les différents problèmes affectant la qualité de l'onde électrique et nous décrivons les moyens de mitigation usuels. Nous abordons ensuite les éléments essentiels à savoir pour l'étude d'un filtre actif incluant la modélisation, la commande, la détermination des consignes et la modulation des signaux d'entrée. Un filtre actif shunt monté seul est considéré. Pour la commande de ce filtre nous élaborons des techniques de commande avancées notamment les commandes non-linéaire, par le mode de glissement et prédictive. Les stratégies utilisées sont différentes de ce qui est déjà appliqué aux filtres actifs pour tenter de combler les faiblesses existantes. Le filtrage hybride associant des filtres passifs avec un filtre actif est ensuite traité. Un nouvel algorithme basé sur la méthode des moindres carrés moyens est développé pour la régulation de la tension alternative au point de raccordement d'un filtre hybride. Des simulations intensives tenant compte de situations critiques sont menées afin de valider les théories élaborées. Les résultats des simulations sont concluants et confirment la bonne performance des commandes proposées