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RÉSUMÉ
Une liaison à courant continu est constituée de stations de convertisseurs permettant de relier les réseaux alternatifs entre eux. Les convertisseurs alternatif/continu peuvent être de deux types. Les convertisseurs à thyristors, disponibles sous de fortes valeurs de puissance et de tension continue, nécessitent une bonne puissance de court-circuit, consomment de la puissance réactive et engendrent des harmoniques. Les convertisseurs sources de tension, disponibles sous des puissances moyennes, présentent plus d’avantages, notamment le contrôle de la puissance réactive et la suppression des harmoniques. Cet article décrit les fonctionnalités, caractéristiques, avantages, inconvénients de ces deux types de convertisseurs.
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Eric JONCQUEL : Ingénieur de l’ENSEEIHT - Ingénieur-Chercheur au département Technologies et Économie des Systèmes - Électriques – EDF Recherche et Développement
INTRODUCTION
Une liaison à courant continu est constituée d’une ligne à courant continu reliant au moins deux réseaux alternatifs par l’intermédiaire de stations de conversion. Deux types de convertisseurs alternatif/continu sont actuellement utilisés dans les stations de conversion.
Les premiers, apparus dans les années 1970 en remplacement des convertisseurs utilisant des valves à vapeur de mercure, sont les convertisseurs à thyristors. Ces convertisseurs sont disponibles sous de grandes puissance et tension continue (jusqu’à 3 000 MW et 600 kV) ; leur coût s’est stabilisé et ils disposent d’un bon retour d’expérience. Ils consomment de la puissance réactive, génèrent des harmoniques, nécessitent une bonne puissance de court-circuit et sont sensibles aux creux de tension alternative.
Les seconds, apparus en 1997 et issus de l’industrie des convertisseurs pour moteurs à vitesse variable, sont les convertisseurs autonomes dit « sources de tension ». Ces convertisseurs sont disponibles dans une gamme de puissance moyenne (jusqu’à 350 MW et 150 kV), génèrent des harmoniques HF faciles à filtrer et apportent aux réseaux alternatifs des fonctions supplémentaires telles que le contrôle de la puissance réactive, l’élimination d’harmoniques, l’alimentation de réseaux passifs en contrôlant tension et fréquence. Ils sont sujets à des pertes Joule supérieures aux convertisseurs à thyristors et sont sensibles aux courts-circuits continus.
Ce dossier décrit les réglages, caractéristiques, avantages, inconvénients et fonctionnalités de ces deux types de convertisseurs alternatif/continu que l’on trouve dans les liaisons à courant continu récentes.
Ce dossier fait suite .
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- Version courante de mai 2022 par Yannick VERNAY, Sébastien DENNETIERE
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Liaisons à convertisseurs source de tension1. Liaisons à convertisseurs à thyristors
1.1 Schéma macroscopique d’une liaison
Pour plus d’informations, le lecteur se reportera à l’article Convertisseurs statiques – Réduction de la puissance réactive et des harmoniques [D 3 210].
Les convertisseurs à thyristors dont il est question dans ce document sont dodécaphasés, c’est-à-dire qu’ils comportent 12 interrupteurs statiques (p = 12). Cette hypothèse est correcte car la quasi-totalité des liaisons fonctionnent grâce à des convertisseurs dodécaphasés.
L’étude du fonctionnement d’une liaison à courant continu ne nécessite pas de revenir sur le fonctionnement précis du pont de Graëtz qui en est la brique de base. Les détails concernant ce dernier sont expliqués dans l’article [D 3 210].
Une liaison comporte deux convertisseurs dont l’un fonctionne en redresseur (transfert de puissance active du réseau alternatif vers la ligne continue) et l’autre en onduleur (transfert de puissance active dans l’autre sens). Ces deux convertisseurs sont identiques et c’est leur angle α de retard à l’amorçage qui déterminera lequel fonctionne en redresseur (α < 90˚) ou en onduleur (α > 90˚ ou γ < 90˚, avec γ l’angle de garde).
HAUT DE PAGE1.1.1 Schéma des convertisseurs dans le cas idéal
Dans ce paragraphe, on considère le cas idéal, c’est-à-dire des inductances nulles côté réseau alternatif.
On retiendra de l’article [D 3 210] que le redresseur fournit côté continu une tension redressée de valeur moyenne U d0R avec :
...
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