La Qualité de l’énergie électrique. Filtrer les harmoniques de courant et nettoyer la tension de la pollution Kamal Al-Haddad ing. M.Sc.A. Dr. G.É Professeur Titulaire de la Chaire de Recherche du Canada Conversion de l’Énergie Électrique et Électronique de Puissance Montréal le 15 février 2005 1 Avez-vous déjà entendu parler des harmoniques ? • Avez-vous vu leurs effets? • Avez-vous déjà souffert de leur présence? • Savez-vous comment réduire les effets néfastes des harmoniques? 2 1 Plan de la présentation • Qualité de l’énergie électrique • Pourquoi P i nous avons b besoin i d de filt filtrer lles harmoniques • Les sources harmoniques • Les techniques de filtrage passifs et hybrides – Filtres classiques – Filtres avancés • Contrôler les filtres • Applications industrielles 3 Les applications types des filtres pour améliorer la qualité de l’énergie Immeubles et bureaux bureaux, Hôpitaux, Hôpitaux Bâtiments industriels, etc Alimentations de secours UPS Climatisation HVAC Centre, parc d’ordinateurs Éclairage, Ascenseurs Drives et autres charges polluantes 4 2 Introduction • La qualité de l’énergie électrique est un indicateur de la santé des équipements électriques branchés sur le réseau. • La santé des équipements (bon fonctionnement, défaillance, durée de vie, etc.) est affectée directement par la qualité du réseau à l’intérieur du bâtiment et surtout de la tension disponible sur chacune des prises électriques. • Garder une bonne qualité de l’énergie c’est équivalent à protéger l’environnement des pollutions. • La qualité de l’énergie est mesurable comme la qualité de l’air • Harmoniques H i d de tension== t i monoxyde d de d carbone b CO • Harmoniques de courant== dioxyde de carbone CO2 • Taux de distorsion harmonique élevé == Avertissement SMOG 5 Quelle est la situation ? • Plusieurs techniques sont actuellement disponibles pour aider à améliorer la qualité de l’é l’énergie. i • Si les équipements sont déjà installés, comment améliorer la qualité et éviter les problèmes? • Ajouter le critère qualité de l’énergie au départ et ceci avant d départ, d’arrêter arrêter le choix et par la suite l’acquisition de l’équipement • N’oublier pas que la meilleure technique de protection est à la source. 6 3 Quel est le Problème ? PCC Charges non linéaires Vs Xs is ??? Un courant de charge riche en harmoniques les harmoniques de courant sont injectées dans la source via les câbles impédantes Distorsion de la tension au PCC 7 Charges Non-Lineaires • Diodes, thyristors e tous les autres semi-conducteurs de puissance sont très utilisés pour contrôler l’écoulement de l’énergie dans les charges comme: Drives (ASDs),Ordinateurs, toutes les sources d’alimentations, es sou sources ces d’énergie d é e g e renouvelables, e ou e ab es, etc. etc les • • 75% de l’énergie produite transite par les convertisseurs statiques. Ces convertisseurs absorbe un courant non sinusoïdale, et échange de l’énergie réactive avec la source d’alimentation. Dans le système triphasé, ces harmoniques causent un débalancement de la tension et un courant excessif circulant dans le conducteur de neutre • Conséquences: – – – – Un mauvais facteur de puissance Rendement faible Pollution à d’autres clients Interférences aux réseaux de télécommunication 8 4 Impact de la Distortion THD 0% 33% Peak 100% RMS 100% 133% 105% 38.6% 168% 107% 44% 204% 109% → Modification importante de la valeur l crête êt → Augmentation de la valeur RMS ∞ I RMS = I + ∑ In 2 1 n =2 Charge industrielle non-lineaire type DC Drives 9 Convertisseur Type AC Drives Inductance de lissage Pour 60 KVA AC Drive 10 5 Charges non linéaires actives ABB- ACF-600 Air conditionné 45 KVA Drive Grahame contrôleur pour 60 KVA HVAC Drive 11 Train de banlieue Montréal Deux Montagnes 4 moteurs, 360 Hp dans chaque motrice Ligne monophasé de 5 kV Train léger à Orlando Train type monorail, Jackson Ville Conception et installation par Laboratoire ETS-Bombardier 1999-2003 12 6 Exemple de THD des courants pour différentes charges ALIMENTATION DOUBLE PRISE THD = 50% PC THD = 44.6% OSCILLOSCOPE THD = 19.1% 13 Formes des courants absorbés par les charges types: Sources d’alimentations, ordinateur, Ins. de mesure Alimentations Ordinateur Instrument de mesure 14 7 Éclairage électronique Lampe incandescent Fluorescent compact type 15 watts Fluorescent compact type 11 watts 15 Pourquoi c’est nécessaire de filtrer les harmoniques ? • • • • • • • • Dégradation de la qualité de l’énergie Pertes additionnelles, surchauffe Surtension récurrente Mal fonctionnement et des équipements électroniques sensibles, Vibrations mécanique dans les stystèmes électromécaniques Déclenchement des disjoncteurs, brûler les fusibles de protection Problème de résonance avec les condensateurs de compensation de la puissance réactive déjà installé Il faut respecter les normes sur les – Harmonics standards – Limitation de la tension harmonique – Limitation du courant harmoniques Attention, Ces normes sont souvent fait par les fournisseurs d’énergie. Pour le réseau à l’intérieur des bâtiments il faut appliquer des normes plus strictes 16 8 Filtrer les harmoniques comment ? Courant fondamental Alimentation Charges Power Quality Filter 1 ,3 Les HARMONIQUES 1 ,3 1 ,3 0 0 36 0 0 3 60 36 0 -1 ,3 -1 ,3 -1 ,3 17 Harmo oniques Forme es d’ondes Analyse harmoniques des signaux 1 ,3 1 ,3 1 ,3 0 360 0 0 360 360 -1 ,3 -1 ,3 -1 ,3 Courant propre non pollué Courant des charges = Courant du filtre + 40 40 40 20 20 20 0 0 0 -2 0 -2 0 1 5 7 11 13 17 19 1 5 7 11 13 17 19 -2 0 1 5 7 11 13 17 19 18 9 1- Charges type source de courant Source Ch harge iL Zs es 19 2- Charges type source de tension Zs vL C Chharge Source es 20 10 Quoi utiliser comme moyen de mitigation? • Les filtres LC conventionnels ont déjà été pour éliminer les harmoniques q utilisés p • Les banques de condensateurs sont utilisés pour améliorer le facteur de puissance à l’entrée des bâtiment afin de réduire la facture d’électricité • Pourquoi ne pas utiliser cette technologie encore? 21 Filtres passifs synchronisés Charge non lineaire Charge non lineaire Charge non lineaire Source Ls, rs es Ls, rs iL M Source Source LL, rL M R Lh, rh N Filtre résonnant LL, rL es Ch Lh, rh iL M LL, rL Ch es Ls, rs iL N Filtre passe haut 5e C5 C7 L5 C7 7e Ck Lk, rk R N Filtre passe haut 22 11 Exemple d’installation des filtres passifs Exemple d’une installation de 13 MVAR Batteries i de condensateurs pour 320 KV/120kV/25KV réseau de distribution 6 fois 60kVAR, 600 Volt installation du Bâtiment AETS 23 Désavantages du filtrage passif •Compensation Compensation fixe, •Volumineux, •Risque de résonance à tout moment. 24 12 Une solution active ou hybride s’impose • Le filtrage actif ou hybride est une solution intéressante – Dynamique – Adaptative – Une technologie devenue mature • Permet d’effectuer plusieurs fonction à la fois – – – – Compensation de la puissance réactive Élimination de certaines harmoniques Stabiliser la tension et éviter la résonance Disponible pour les installations sous différentes topologies • Deux fils (système monophasé), y triphasé), p ), • Trois files sans neutre ((système • Quatre fils (3-phases avec le neutre) 25 Une solution active/hybride s’impose • L’augmentation de la sévérité de la pollution harmonique ap pourssé le développement pp d’un système y dynamique y q et ajustable pour améliorer la qualité de l’énergie • Ces équipements sont connu sous différents noms: – – – – – Filtres actifs ou hybrides (AF), Conditionneur active de la ligne (APLC), Compensateur instantané de la puissance réactive(IRPC), Conditionneur active de la qualité de l’énergie(APQC) D’autres D autres noms sont certainement utilisés 26 13 Un exemple d’un filtre actif de 60 Ampères 27 Tendances technologiques • La technologie des filtres actives est maintenant mature pour être utilisé comme élément de compensation dans les qualité de l’énergie g est en bâtiments et industries où la q question. • Cette technologie s’est beaucoup améliorée depuis un quart de siècle avec l’arrivé sur le marché de plusieurs configurations et techniques de contrôle. • Cette technologie est utilisée pour éliminer les harmoniques, réguler la tension, éliminer le papillotement de la tension, éliminer le déséquilibre de la tension. • Ce plus grand nombre d’objectifs sont atteints soit individuellement ou bien en combinaison dépendamment du besoin du client (le choix de la stratégie de contrôle, la topologie, le nombre de conducteurs, etc.) 28 14 La qualité sur le réseau monophasé • Les charges monophasés comme: éclairage, fours, Écrans - TVs, Ordinateurs,, imprimantes, photocopieuses, climatisation, agissent comme des charges non linéaires et absorbent un courant non sinusoïdal ce qui détériore la qualité de ll’énergie énergie. • Une installation dédiée pour les ordinateurs, et autres charges monophasées polluantes doit être: – Compensée en terme de tension (Vmin et Vmax) – Protéger contre les variations de la lignes (surtension, creux, etc) – Découplée et isolée des autres charges et pour minimiser l’interaction via la tension d’alimentation – Isolateur galvaniquement avec écran électrostatique – Bien mise à la terre • La plupart de ces charges sont du type générateur d’harmoniques de tension • Un filtre active série ou combinaison entre série-parallèle permet de les compenser 29 Les composantes du filtre actif icomp Filtre Filt d’entrée Onduleur Type courant ou tension É Élément de stockage de l’énergie L/C Circuit de commande 30 15 Système monophasé avec le controleur en schéma block Rs Ls D1 iL is D2 iLdc RL vs LL D3 Cc D4 Lμ T1 ic Lc G1 Rc Cdc vf T2 G2 T3 G3 Vdc T4 G4 + Commutation technique Gating signals for the inverter 31 avantcompensation (THD=26%) après compensation (THD=8.6%) après compensation (THD=1.8%) Système monophasé: le courant de ligne peut être plus propre que la tension de ligne 32 16 La qualité de l’énergie sur le réseau triphasé • Comme la majeur partie de l’énergie est consommée par des charges triphasées telles: Variateurs de vitesse avec une entrée redresseur à diodes, à thyristors ou dernièrement nous avons les redresseurs actif à IGBT. – La g grande majorité j de redresseurs utilise les diodes éléments de redressement. • Ces diodes imposent un spectre d’harmoniques proportionnel à la consommation énergétique • Le facteur de déplacement est unitaire mais le facteur de puissance est mauvais variant de .56 à .9 • La dernière technologie des redresseurs d’entrée est du type IGBT inclus la fonction correction du facteur de puissance et la compensation de l’énergie réactive. Ces convertisseurs peuvent être qualifiés d’intelligents s’ils sont munis d’un contrôleur approprié Un filtre d’entrée est nécessaire pour augmenter l’impédance de ligne, li lisser l courantt ett protéger le té l convertisseur le ti Ils sont bidirectionnels en puissance Ils coûtent plus cher Technologie de l’avenir • • • • • 33 Exemple d’une mesure effectuée sur un variateur triphasé utilisant un système à trois conducteurs LINE VOLTAGES & LINE CURRENTS WITHOUT ACTIVE FILTER 750 500 Volts 250 0 -250 -500 -750 3000 2000 A Amps 1000 0 -1000 -2000 -3000 10:25:43.72 10:25:43.73 CHA Volts 10:25:43.74 CHB Volts 10:25:43.75 CHC Volts CHA Amps 10:25:43.76 CHB Amps 10:25:43.77 CHC Amps Waveform event at 22/11/01 10:25:43.533 34 17 Les formes d’ondes après compensation L IN E V O L T A G E S & L IN E C U R R E N T W IT H A C T IV E F IL T E R 750 500 250 0 250 500 750 000 000 000 0 000 000 000 10:41:55.72 10:41:55.73 CHA Volts 10:41:55.74 CHB Volts 10:41:55.75 CHC Volts CHA Amps 10:41:55.76 CHB Amps 10:41:55.77 CHC Amps 10:41:55.7 Waveform event at 22/11/01 10:41:55.533 35 Amplitudes des harmoniques significatives avant compensation 15.0 CHA Vthd CHB Vthd CHC Vthd CHA Ithd CHB Ithd CHC Ithd 12.5 Vthd(%) 10.0 Min 11.27 11.50 11 44 11.44 21.27 22.68 25.65 Max 12.06 12.12 12 30 12.30 22.29 23.51 26.94 Median 11.59 11.66 11 80 11.80 21.80 23.13 26.36 7.5 5.0 2.5 0.0 35 30 Ithd(% %) 25 20 15 10 5 0 10:25:43.0 CHA Vthd 10:25:43.5 CHB Vthd 10:25:44.0 CHC Vthd CHA Ithd 10:25:44.5 CHB Ithd 10:25:45.0 CHC Ithd 22/11/01 10:25:43.00 - 22/11/01 10:25:45.00 36 18 Amplitudes des harmoniques significatives après compensation 15.0 CHA Vthd CHB Vthd CHC Vthd CHA Ithd CHB Ithd CHC Ithd 12.5 Vthd(%) 10.0 Min 3.10 3.22 3.28 1.17 1.46 1.79 Max 4.02 4.12 4.23 2.45 2.62 3.22 Median 3.47 3.61 3.61 1.54 2.07 2.30 7.5 5.0 2.5 0.0 35 30 Ithd(%) 25 20 15 10 5 0 10:41:55.0 CHA Vthd 10:41:55.5 CHB Vthd 10:41:56.0 CHC Vthd CHA Ithd 10:41:56.5 CHB Ithd 10:41:57.0 CHC Ithd 22/11/01 10:41:55.00 - 22/11/01 10:41:57.00 37 Qualité de l’onde dans le réseau 4 fils • Un courant de neutre excessif due aux charges non linéaire déséquilibrés. • La L composante t de d courantt le l troisième t i iè h harmonique i peutt atteindre des valeurs dépassant la limite de la capacité de l’installation. – Surchauffe des circuits magnétiques, transformateur et autres – Feux dans les câbles • Des techniques passives telles transfo zigzag et autre ont été utilisé • Les techniques actives plus efficace permettent la réduction jusqu’è l’élimination du courant neutre, compensation des harmoniques, balancement de la charge, compensation de la puissance réactive. 38 19 Problème d’harmoniques dans le réseau à 4 fils • Exemple: réseau typique MV LV L1 (R) Protection Ith (L): 100ARMS N: 65-80% * Ith Charges NL L2 (Y) L3 (B) N PQFT NL Loads: - Fluor. -Éclairage NL Loads: NL Loads: - Controleur des moteurs ... - Fluor. light - PCs - ... Ordinateurs. 39 La qualité de l’énergie dans le système à 4 fils Load current I [100 A/div] I [100 A/div] Line current Courant de charge: - Ifond ≈ 80ARMS/phase - IH3 ≈ 50 ARMS/phase - THDI ≈ 63 % - CF ≈ 2.1 Après compensation Courant de ligne: Ifond ≈ 80 ARMS/phase IH3 ≈ 0 ARMS/phase - THDI ≈ 3 % - CF ≈ 1.4 Time [10 ms/div] 40 20 Le problème de la troisième harmonique dans le système à 4 fils I [100 A/div] Without filter Force de l’harmonique H3 dans le neutre sans et avec filtre Sans filtre: IH3 ≈ 150 ARMS avec filter: - IH3 ≈ 0 ARMS I [100 A/div] With filter Time [10 ms/div] Conclusion •le filtre actif améliore •le comportement du système •élimine l’harmonique d’ordre 3. 41 Avancement technologique • • • • Les nouveaux semi-conducteurs de puissance Thyristors, BJTs et power MOSFETs on Later, SITs and GTOs ont tout debut été utilisés. Avec l’arrivé du composant IGBTs le problème du filtre est réglé pour les applications à moyenne puissance. • La qualité des capteurs développé à base de (Integrated électronics) à améliorer ses performances • La disponibilité des composants a grandement réduit le coût des installations. installations • L’introduction des techniques avancées de commande 42 21 CONFIGURATIONS • Les filtres actifs peuvent être classés en en fonction du type de convertisseur, convertisseur type de topologie et le nombre de phase à compenser is vAF iL Non-Linear Loads ~ AC Mains AF vd 43 Contrôleur unifié de l’énergie, filtre universel is vAF iL Non-Linear Loads ~ AC Mains ic UPQC Q Series AF Shunt AF 44 22 Combinaison d’un filtre actif série et d’un filtre passif shunt is v AF iL Non-Linear i Loads ~ AC Mains ic Shunt Passive Filter Series AF 45 Exemple de compensation Ces figures montrent la compensation par deux méthodes directe et indirecte THD=28.35% THD=5 12% THD=5.12% THD=2.92% Le régime permanent est obtenu après demi-cycle. La perturbation est de 75% 46 de la charge nominale 23 Résultats expérimentaux PM3394, FLUKE & PHILIPS PM3394, FLUKE & PHILIPS * sa i vsa isa isa iLa iLa ica (a) (b) Time (5ms/div) = ica Time (5ms/div) * Reference sa i current outputted from DSP, isa=7.49 A (rms), =6.65 A (rms), ica= 1.94 A (rms), and vsa=60V(rms) THD in Load Current = 29.7 % THD in Supply Current = 3.2 % iLa 47 Experimental result of AF system with improved control technique PM3394, FLUKE & PHILIPS PM3394, FLUKE & PHILIPS ch1 ch1 v sa ch2 i sa ch3 ch4 i La ch2 i sa ch3 ch4 i ca (a) v sa isb isc (b) Time (5ms/div) Time (5ms/div) vsa=60V(rms), isa= isb= isc=3.55 A (rms) to 8.22 A (rms), iLa= 2.9 A(rms) to 6.85 A(rms) and ica=1.45 A (rms) to 2.3 A (rms) THD in Supply Current=3.2%, THD in Load Current=29.7% 48 Load perturbation response of AF system for an increase in load from 0.52 kW to 1.23 kW 24 View of existing technology 100A unit 49 Technical specifications 50 25 Intégration commerciale du APF 2000 : premier projet nonindustriel Dubai Burj Al Arab • charges: Drives & Dimmers 51 Exemple d’un bassin d’électrolyse • Transfo 3000kVA / 6.1% • 6x600kVA redresseur • 6x200kvar / 7% 400Vac 15Vdc 15kA PQFA Schéma de l’alimentation 52 26 Electrolyse Initial current 7.00E+02 7.00E+02 6.00E+02 6.00E+02 5.00E+02 5.00E+02 4.00E+02 4.00E+02 3.00E+02 3.00E+02 2.00E+02 2.00E+02 1.00E+02 1.00E+02 0.00E+00 0.00E+00 -1.00E+02 -1.00E+02 -2.00E+02 -2.00E+02 -3.00E+02 -3.00E+02 -4.00E+02 -4.00E+02 -5.00E+02 -5.00E+02 -6.00E+02 -6.00E+02 -7 7.00E+02 00E+02 -7.00E+02 0.00E+00 5.00E-03 1.00E-02 1.50E-02 2.00E-02 2.50E-02 3.00E-02 3.50E-02 4.00E-02 4.50E-02 5.00E-02 0.00E+00 5.00E-03 1.00E-02 1.50E-02 2.00E-02 2.50E-02 3.00E-02 3.50E-02 4.00E-02 4.50E-02 5.00E-02 Time [5ms/div] Time [5ms/div] La haute fréquence est due à d’autres stations 53 Application chauffage par induction 91.2 MVA 20 kV T2 2 MVA 6% 400 V T1 2 MVA 6% 400 V T3 2 MVA 6% 400 V 3200/5 15 VA 700 kvar Drives 945 kVA 7% (1010 A) (1364 A) To T1 PQFA 296 kVA (428 A) 400 kvar 7% (577 A) Drives 315 kVA (455 A) 400 kvar 7% (577 A) Drives 315 kVA (455 A) 54 27 Courant de charge mesuré Courant de ligne aprèscompensation Courant de ligne avant compensation 3000 3000 2000 2000 1000 Line current [A] Line current [A] 1000 0 0 -1000 -1000 -2000 -2000 -3000 -3000 0 5 10 15 20 25 30 35 0 40 5 10 15 20 25 30 35 40 Time [ms] Time [ms] Courant comtenant toutes les composantes fréquentielles Presque un courant sinusoidal 55 Contenu harmonique, chauffage Impact du filtre 14% 14% 12% 12% Current distortion [%] Current distortion [%] Harmoniques avant compensation 10% 8% 6% 4% 10% 8% Real effect on high frequencies 6% 4% 2% 2% 0% 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 Frequency [Harmonics] 0% 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 Frequency [Harmonics] 56 28 Usine fabrication des câbles 10kV/0.4kV 10kV/0 4kV 630kVA/4.3% PQFA A PQFA-A 230kW 230kW Utilisation massive des contrôleurs à distance à 1050Hz & 1600Hz 57 Courant avant et après compensation FILTER OFF - Pizolbahn/Wangs [09/12/97] FILTER RUNNING - Pizolbahn/Wangs [09/12/97] 800 800 700 700 600 600 500 500 400 400 300 300 200 Current [A] Current [A] 200 100 0 -100 100 0 -100 -200 -200 -300 -300 -400 -400 -500 -500 -600 -600 -700 -700 -800 0 -800 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Time [ms] 60 65 70 75 80 85 90 5 10 15 20 25 30 35 95 100 40 45 50 55 Time [ms] 60 65 70 75 80 85 90 95 100 FILTER RUNNING - Pizolbahn/Wangs [09/12/97] FILTER OFF - Pizolbahn/Wangs [09/12/97] 500 500 450 450 400 400 350 Current [Arms] Current [Arms] 350 300 250 300 250 200 200 150 150 100 100 50 58 50 0 0 0 0 5 10 15 20 25 Harmonics 30 35 40 45 5 10 15 20 25 Harmonics 30 35 40 45 50 50 29 Impact sur la qualité de la tension Tension initiale du réseau Tension après compensation FILTER RUNNING - Pizolbahn/Wangs [09/12/97] 700 600 600 500 500 400 400 300 300 200 200 100 100 Voltage [V] Voltage [V] FILTER OFF - Pizolbahn/Wangs [09/12/97] 700 0 -100 0 -100 -200 -200 -300 -300 -400 -400 -500 -500 -600 -600 -700 -700 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Time [ms] 60 65 70 75 80 85 90 0 95 100 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Time [ms] 60 65 70 75 80 85 90 95 100 59 Exemple d’un système de climatisation HVAC courants avant filtre Phase L1 Phase L2 Phase L2 Y2 Amps 1000 C U R R E N T S 0.00 0.01 0.02 0.03 Channel A (I) 0.04 0.05 Y2 Amps 1000 Y2 Amps 100 750 750 750 500 500 500 250 250 250 0 0 0 -250 -250 -250 -500 -500 -500 -750 -750 -1000 0.06Sec. 0.00 0.01 0.02 0.03 Channel B (I) 0.04 0.05 -1000 0.06Sec. -750 0.00 Y2 Amps 200 Y2 Amps 200 Y2 Amps 200 175 175 175 150 150 150 125 125 125 100 100 100 75 75 75 50 50 50 25 25 0 500 1000 1500 2000 Channel A (I) 2500 3000 3500Hz 0.02 0.03 Channel C (I) 0.04 0.05 -100 0.06Se 25 0 0 0.01 0 0 500 1000 1500 2000 Channel B (I) 2500 Avant filtre 3000 3500Hz 0 500 1000 1500 2000 Channel C (I) 2500 3000 3500Hz 60 30 Exemple d’un système de climatisation HVAC courants après filtre Phase L1 Phase L2 Phase L2 Y2 Amps 1000 C U R R E N T S 0.00 0.01 0.02 0.03 Channel A (I) 0.04 Y2 Amps 1000 750 750 750 500 500 500 250 250 250 0 0 0 -250 -250 -250 -500 -500 -500 -750 -750 -1000 0.06Sec. 0.05 Y2 Amps 1000 0.00 0.01 0.02 0.03 Channel B (I) 0.04 -750 -1000 0.06Sec. 0.05 0.00 Y2 Amps 200 Y2 Amps 200 Y2 Amps 200 175 175 175 150 150 150 125 125 125 100 100 100 75 75 75 50 50 50 25 25 0 500 Courant de charge[20 00A/div] L3 L2 L1 1 0 1000 1500 2000 Channel A (I) 2500 3000 0 3500Hz 0.01 0.02 0.03 Channel C (I) 0.04 -1000 0.06Sec. 0.05 25 0 500 1000 1500 2000 Channel B (I) 2500 3000 0 3500Hz 0 500 1000 1500 2000 Channel C (I) 61 2500 3000 3500Hz Exemple de compensation d’une charge déséquilibrée 1200 1 20 0 1000 1 00 0 800 80 0 600 60 0 400 40 0 200 20 0 0 0 -200 - 20 0 -400 - 40 0 -600 - 60 0 -800 - 80 0 -1000 -1 00 0 -1200 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 -1 20 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 Temps[5ms/div] 62 31 Application aux systèmes de traction 63 Train Deux Montagnes 37 km d’infrastructure -Proche de 8 millions de passagers par année -Transport de grande qualité 64 32 Montreal Commuter Deux-Montagnes. Courant de ligne et tension de ligne. PCC (25 kV). La puissance demandée est 5.5 MVA par unité 65 Tension et courants mesurés en traction à puissance nominale 1000 T en sion [V] 1000 0 -1000 -2000 C ou r a nt [A ] Les signaux mesurés 2000 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0 -1000 -2000 2000 2000 1000 1000 C ou r a nt [A] T en s ion [V ] Les signaux mesurés 2000 0 -1000 -2000 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 Temps [sec] 0.12 0.14 0.16 0.18 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 Temps [sec] 0.12 0.14 0.16 0.18 0 -1000 -2000 0 0 66 33 Jackson Ville People Mover Système de traction entièrement développé au laboratoire ETS-Bombardier Transports 67 Trajectoire et contact électrique Train Shoe pour assurer le contact avec Une source de 480 Volts, 3-phases 68 34 13.Harm. [V] Overlay [V] Sum [V] 1000.00 1000.00 1000.00 ih13(z) [V] Sum [V] 1000.00 1000.00 500.00 500.00 500.00 500.00 500.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -500.00 -500.00 -500.00 -500.00 -500.00 -1000.00 -1000.00 -1000.00 0.00 s 0.04 0.08 ih5(z) ( ) [[V]] ih7(z) ( ) [[V]] -1000.00 Sum [[V]] -1000.00 0.00 s 0.04 0.08 1000.00 1000.00 1000.00 ih5(z) [V] ih7(z) [V] Sum [V] 1000.00 1000.00 1000.00 500.00 500.00 500.00 500.00 500.00 500.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -500.00 -500.00 -500.00 -500.00 -500.00 -500.00 -1000.00 -1000.00 -1000.00 -1000.00 -1000.00 0.00 s 0.04 0.08 -1000.00 0.00 s 0.04 0.08 Resonance of 1000Hz 100V, the 13th harmonic does not exist and has not been detected. Resonance of 1000Hz 100V, line contains the 13th harmonic. The 13th harmonic (100V) has been detected (red trace). Resonance of 1000Hz 100V, line contains the 5th and 7th harmonic. The harmonics (100V) have been detected (green and red trace). Without resonance frequency, line contains the 5th and 7th harmonic. The harmonics (100V) have been detected (green and red trace). Jacksonville 250 kWatts, 480 volts 3-phase supply for monorail traction system 14kW without compensation 14kW with compensation 14kW without compensation 14kW with compensation 69 70 35 81kW without compensation 94kW with compensation 81kW without compensation 94kW with compensation 71 Commentaires • La qualité de l’onde est un objectif collectif à atteindre. • Les techniques de mitigation pour améliorer la qualité de l’onde existe il faut les utiliser pour prévenir les problèmes • Les applications du filtrage actif types sont les charges types variateurs plus spécifiquement le contrôleur CA • D’autres charges non linéaires peut bénéficier des filtres • Ie filtrage actif peut être utiliser pour des nouvelles installations et aussi pour améliorer les installations existantes. • Le filtrage actif est flexible, facile à dimensionner, pas de surcharge, phénomène de résonance ou interaction avec des nouveaux équipements • Fiable • Peut être à bon marché 72 36 Merci !! 73 37