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Compatibilité électromagnétique (CEM) entre onduleurs d’injection d’énergie décentralisée, réseau de distribution basse tension et consommateurs électroniques. Analyse prédictive basée sur une mesure ‘on-line’ de l’impédance spectrale du réseau.

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Dans le cas de la production et du stockage décentralisés d’énergie, le transfert de l’énergie produite ou stockée de la source au réseau de distribution électrique est effectué à l’aide de convertisseurs de fréquence ou onduleurs. Ce projet vise à étudier la compatibilité électromagnétique entre onduleurs, consommateurs et équipements de protection dans le cas de réseaux de distribution locaux à basse tension soumis à une pénétration importante de production d’énergie décentralisée.

L’objectif premier du projet a été d’établir, de comprendre et de décrire les types de risques liés au raccordement de plusieurs onduleurs sur un réseau de distribution local basse tension. L’objectif second a été de quantifier ces perturbations (amplitude, fréquence, distribution spectrale) et de définir leur impact potentiel pour les consommateurs raccordés au réseau. L’efficacité et le mode de transmission des perturbations ont été déterminés en fonction des impédances et longueurs de lignes rencontrées typiquement sur un réseau de distribution local. Dans un troisième temps, nous avons évalué si les protections appliquées usuellement aux réseaux de distribution basse tension, afin de satisfaire les normes actuelles, sont adéquates.

L’impédance du réseau joue un rôle déterminant dans la distorsion de tension si ce dernier est parcouru par des courants harmoniques. En effet, plus cette impédance sera élevée, plus le taux de distorsion sera élevé. D’où le besoin de déterminer l’impédance amont du réseau où la source de courant harmonique est raccordée. Comme le courant et la tension peuvent être décomposés en une somme de termes sinusoïdaux dont les fréquences sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale, il est possible d’établir un spectre en fréquence de l’impédance d’une source d’énergie, d’un ensemble de consommateurs ou d’une section de ligne de réseau sur le domaine de fréquence qui nous intéresse (2 à 150 kHz par exemple).

Nos réflexions nous on poussé à construire un équipement qui possède les qualités suivantes: mesure « on-line » de l’impédance du réseau BT ou des charges connectées et sources connectées à celui-ci, un minimum d’influence sur le réseau mesuré, une large bande passante (2 à 150 kHz), un volume réduit. La caractérisation des canaux de mesure effectuée et le procédé de mesure choisi, nous avons pu vérifier le bon fonctionnement du système de mesure développé, en l’appliquant à des appareils connus et modélisés : le réseau de distribution du laboratoire d’électronique industrielle, un ballast électronique et un onduleur de batterie.

Ce projet nous a apporté des connaissances et des expériences pratiques dans le domaine de l’injection d’énergie électrique distribuée dans le réseau, clé de voûte de l’expansion des énergies renouvelables en Suisse. Cette expertise nous servira pour la formation et pour la recherche appliquée auprès des acteurs de la distribution d’énergie électrique. Les résultats de notre projet et notre équipement de mesure de l’impédance « on-line » seront tout prochainement présentés au comité du projet VEiN, ainsi qu’à l’évènement « EMC in Power Supply & Distribution » organisé en mai 2010 par la SEREC.