Qu'est-ce qu'un filtre harmonique actif ?

Définition de l'actif Harmonique Filtres (AHF)

Un filtre harmonique actif (AHFLe dispositif AHF est un élément important qui améliore la qualité de l'énergie. Ses principales fonctions sont de réduire la distorsion harmonique dans les réseaux électriques et d'ajuster la puissance réactive selon les besoins. L'AHF se connecte au réseau en parallèle et effectue une détection en temps réel des composantes harmoniques.

Un convertisseur de puissance génère un courant de compensation. Ce courant est en opposition de phase. Il contribue à contrer les perturbations nuisibles. Courant harmoniques et puissance réactive inductive.

Ce système de compensation flexible permet à l'AHF de s'adapter aux structures de réseau complexes et aux différents types de charges, notamment les variateurs de fréquence et les redresseurs. Il contribue également à éviter les risques de résonance liés aux variations d'impédance du système.

Principes des filtres harmoniques actifs (FHA)

Un filtre harmonique actif (AHFIl s'agit d'un dispositif de contrôle harmonique dynamique basé sur l'électronique de puissance. Sa fonction principale est d'éliminer les courants harmoniques et la puissance réactive du réseau électrique. Il y parvient en détectant, calculant et compensant en temps réel. Son principe de fonctionnement détaillé est présenté ci-dessous :

1. Détection harmonique et extraction du signal :

Échantillonnage en temps réel : AHF collecte en temps réel les signaux de courant de charge sur le réseau électrique. Il utilise des capteurs de courant de haute précision, tels que des capteurs à effet Hall. Ces capteurs couvrent les gammes de fréquences principales et harmoniques, généralement jusqu’à 50 harmoniques.

Séparation des harmoniques : Théorie de la puissance réactive instantanée : Décomposer le courant triphasé en puissance active (p) et puissance imaginaire (q). Utiliser une transformation de coordonnées pour séparer les composantes harmoniques et réactives.

Transformée de Fourier (FFT) : Effectue une analyse spectrale des signaux de courant pour extraire les amplitudes et les phases de chaque harmonique.

Génération du courant de référence : Utilisez les résultats de la détection pour créer une commande de courant de compensation. Cette commande doit avoir la même amplitude et être en opposition de phase avec le courant harmonique. On parle alors d’« harmonique inverse ».

2. Génération de courant de compensation :

Commande de l'onduleur : L'élément principal d'un AHF est l'onduleur de tension (VSI). Il utilise des dispositifs de commutation haute fréquence tels que les IGBT ou les SiC.

Suivi et compensation dynamiques : l’onduleur génère un courant de compensation. Ce courant est en opposition de phase avec le courant harmonique. Il se combine ensuite avec le courant harmonique d’origine pour les annuler.

3. Compensation de la puissance réactive :

Extraction des composantes de puissance réactive : Aligner la séparation des composantes de puissance réactive, comme inductive ou capacitive, dans le courant de charge lors de la détection des harmoniques.

L'injection dynamique de puissance réactive contribue à améliorer le facteur de puissance. Elle y parvient en fournissant un courant de compensation. Ce courant, opposé au courant réactif du système, est fourni par l'onduleur. Il permet d'atteindre un facteur de puissance de 0,95, voire plus.

4. Contrôle en boucle fermée et stabilité :

Surveillance en temps réel du courant du réseau après compensation et comparaison avec la valeur de référence.

Ajuster la sortie de l'onduleur par le biais d'algorithmes afin de garantir la précision de la compensation.

5. Anti-résonance et adaptabilité :

AHF Ce système évite la formation de circuits résonants avec l'impédance du réseau grâce à des algorithmes de contrôle actif. Il permet de gérer les harmoniques à large bande, telles que les harmoniques de rang 3, 5 et 7, ainsi que les harmoniques de haute fréquence.

Les charges non linéaires, telles que les convertisseurs de fréquence, les onduleurs et les alimentations LED, en sont la cause. Elles s'adaptent aux conditions de fonctionnement complexes et prennent en charge le fonctionnement simultané de plusieurs AHF. Cette solution convient à la compensation distribuée dans les grands réseaux électriques industriels.

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