Participation à la caractérisation, l`amélioration de la charge active

Participation à la
caractérisation, l’amélioration
de la charge active 200kVA
[Tapez le sous-titre du document]
SAUVAGE ALFRED
Tuteur école : Guy Sturtzer SOCOMEC CRITICAL POWER
Tuteur entreprise : Aymeric Dorkel 11 route de Strasbourg
67235 Huttenheim
Du 10 Février au 7 Août 2014

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Remerciements.
Je voudrais tout d’abord remercier l’ensemble de l’équipe de recherche et développement de l’usine d’Huttenheim
ainsi que son directeur Monsieur Pascal Boos pour leur accueil et leur disponibilité tout au long de mon stage.
Je remercie tout particulièrement les personnes suivantes du groupe Powel :
Didier Rohmer, pour son aide et ses explications lors de la mise en place de la manipulation et la prise en main de la
charge active.
Faissal Moine, ingénieur électrotechnicien, pour son aide sur les modèles matlab.
Michel Kam, technicien, pour son aide et ses conseils durant tout le stage ainsi que pour les différentes photographies.
Mes remerciements s’adressent aussi aux autres membres de l’équipe Powel : Andréa Zinni, Olivier Schwer, Yann
Burger, Gregory Hummler, Matthieu Fassel, Thomas Koening, Julien Bernhardt et Stéphane Mercier.
Je tiens aussi à remercier :
Ludovic Zugmeyer, technicien plateforme qualité, pour son aide sur les charges actives.
Christian Mannino, ingénieur service électronique, pour ses conseils sur le filtre anti-repliement.
Sophie Bayot et Camille Belton, de la Direction des Ressources Humaines, pour leur disponibilité durant le stage.
Je voudrais remercier grandement Aymeric Dorkel, tuteur entreprise et responsable du service Powel, pour son
accueil, son aide et ses conseils durant tout le stage.
Ainsi que Guy Sturtzer, tuteur école, pour son suivi et son intérêt pour mon projet de fin d’études.
Enfin merci a toutes les personnes qui ont participé à mon stage.

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Fiche d’objectif
L’objectif est d’apporter des améliorations à la charge active pour l’utiliser dans un maximum de situations. La liste de
thèmes si dessous sera abordée :
Transfert de charge
• Accepter un transfert de charge réalisé entre une ASI et le réseau avec un By-pass ou un Statys
(organe de commutation rapide).
• Résister à des différences de 15% en tension entre les deux sources lors du transfert.
• Résister à des différences de phase de ±10° entre les deux sources lors du transfert.
Adaptabilité
• Accepter des tensions d’entrée entre 380 et 415V.
• Accepter des fréquences d’entrée de 50 ou 60 Hz.
Facteur de puissance paramétrable
• Fonctionner comme charge inductive ou capacitive.
Environnement
• Résister au démarrage d’une machine DMX sur le réseau (appel de courant du transformateur)
ASI en amont
• La régulation doit être robuste quelle que soit l’ASI testée.

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Résumé
La société Socomec développe des Alimentations Sans Interruption (ASI) de forte puissance qui permettent d’assurer
en continu la disponibilité d’une énergie électrique de qualité.
Leurs tests requièrent de fortes puissances électriques, 1400MWh/an sont consommés à l’usine d’Huttenheim. Afin de
diminuer cette consommation le service de développement a réalisé une charge active qui permet de réinjecter
l’énergie de test sur le réseau. Ces charges ont permis d’économiser 20 000€ ces deux dernières années.
Malgré tout les charges actives ne permettent pas de remplacer les charges passives linéaires pour certains tests,
notamment lors de basculement d’un réseau électrique à un autre. Mon travail consiste à améliorer leur
fonctionnement, pour cela la mise en place d’une manipulation avec une charge active de 200kVA a été réalisée.
Une fois la situation problématique reproduite, une analyse des différentes données a permis de montrer qu’un
automate n’avait pas le comportement souhaité. Des modifications de son programme ont permis de réussir les
transferts de charge. D’autres points de fonctionnement ont aussi été abordés, tel qu’un problème de mesure de
tension, le contrôle des harmoniques de courants, les changements de fréquences.
Contribution to the characterization, the modeling and feedback control of a 200kVA active load.
The Socomec company designs high power Uninterrupted Power Supplies (UPS) which provide a nonstop electrical
energy with high quality.
UPS tests need high electrical power. About 1400MWh/year are consumed in Huttenheim factory. In order to decrease
the electrical consumption, the development service has designed an active load. This load feeds back test energy in
the power grid. Thank to it 20000€ saving was made during two last years.
However active load aren’t able to replace linear loads for tests like a change of power sources. My work consists in
improving their operation. To reach this aim tests on a 200kVA active load have been processed.
Once problematic operational mode was reproduced an analysis of the different data has showed that a cellular
automaton doesn’t work as expected. Modifications in the software helped the active load to make load transfer.
Some other points have been studied as a voltage measurement issue, current harmonics control, frequency change.

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Sommaire
Fiche d’objectif………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3
Résumé………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….4
1 Présentation de la charge active………………………………………………………………………………………………………………………………….7
1.1 SOCOMEC Critical Power. ..................................................................................................................................... 7
1.1.1 Le groupe SOCOMEC. .................................................................................................................................... 7
1.1.2 Critical Power. ............................................................................................................................................... 8
1.1.3 Le service développement Critical Power de Huttenheim. ............................................................................. 9
1.1.4 L’usine 3 de Huttenheim. ............................................................................................................................. 10
1.2 Les Alimentations sans interruption. .................................................................................................................. 11
1.2.1 Principes et organes. ................................................................................................................................... 11
1.2.2 Gamme d’onduleurs SOCOMEC. .................................................................................................................. 12
1.3 Les moyens de tests et coûts………………………………………………………………………………………………………………………………….15
1.3.1 Les charges traditionnelles. ......................................................................................................................... 15
1.3.2 La charge active. .......................................................................................................................................... 16
1.3.3 Comparaison des charges. ........................................................................................................................... 18
2 Etude Préalable…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………20
2.1 Cahier des charges. ............................................................................................................................................ 20
2.2 Habilitation. ....................................................................................................................................................... 21
2.3 Calendrier. ......................................................................................................................................................... 24
2.4 Présentation de la charge active. ........................................................................................................................ 25
3 Déroulement du projet………………………………………………………………………………………………………………………………………………31
3.1 Manipulation. .................................................................................................................................................... 31
3.1.1 Objectif et mise en place. ........................................................................................................................... 31
3.1.2 Essai de transfert de charge. ........................................................................................................................ 33
3.2 Modification du système. ................................................................................................................................... 36
3.2.1 Masque de tension et automate du contacteur KM40. ................................................................................ 36
3.2.2 Essai des modifications. ............................................................................................................................... 38
3.3 Problème de mesure de capteur de tension. ...................................................................................................... 39
3.3.1 Mise en situation. ........................................................................................................................................ 39
3.3.2 Repliement spectral. .................................................................................................................................... 40
3.3.3 Solutions. .................................................................................................................................................... 42