1

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.ÉProfesseurTitulaire de la Chaire de Recherche du Canada Conversion de l’Énergie Électrique et Électronique de Puissance

1

Montréal le 15 février 2005

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

2

Plan de la présentation

• Qualité de l’énergie électriqueP i b i d filt l• Pourquoi nous avons besoin de filtrer les harmoniques

• Les sources harmoniques• Les techniques de filtrage passifs et hybrides

– Filtres classiques

3

– Filtres avancés• Contrôler les filtres• Applications industrielles

Les applications types des filtres pour améliorer la qualité de l’énergie

Immeubles et bureaux Hôpitaux Bâtiments

4

Immeubles et bureaux, Hôpitaux, Bâtiments industriels, etcAlimentations de secours UPSClimatisation HVACCentre, parc d’ordinateursÉclairage, AscenseursDrives et autres charges polluantes

3

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,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’airH i d t i d d b CO

5

• Harmoniques de tension== monoxyde de carbone CO• Harmoniques de courant== dioxyde de carbone CO2• Taux de distorsion harmonique élevé == Avertissement

SMOG

Quelle est la situation ?• Plusieurs techniques sont actuellement

disponibles pour aider à améliorer la qualité de l’é il’énergie.

• 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’arrêter le choix et par la

6

départ, et ceci avant d 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.

4

Quel est le Problème ?PCC

Un courant de charge riche en

isCharges non linéaires

???Vs Xs

7

harmoniquesles harmoniques de courant sont injectées dans la source via les câbles impédantesDistorsion de la tension au PCC

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, les sources d’énergie renouvelables, etc.es sou ces d é e g e e ou e ab es, etc

• 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:

8

Conséquences: – Un mauvais facteur de puissance– Rendement faible – Pollution à d’autres clients– Interférences aux réseaux de télécommunication

5

Impact de la Distortion THD 0% 33% 38.6% 44%

Peak 100% 133% 168% 204%RMS 100% 105% 107% 109% → Modification importante de la

l êt

9∑

∞

=

+=2n

n21RMS III

valeur crête → Augmentation de la valeur RMS

ConvertisseurType ACDrives

Charge industrielle non-lineaire type

DC Drives

10

Drives

Inductance de lissage Pour 60 KVA AC Drive

6

Charges non linéaires actives

ABB- ACF-600 Air conditionné45 KVA Drive

Grahame contrôleur pour60 KVA HVAC Drive

11

Train de banlieueMontréal Deux Montagnes4 moteurs, 360 Hp dans chaque motriceLigne monophasé de 5 kV

Train léger à Orlando

12

Train type monorail, Jackson VilleConception et installation par

Laboratoire ETS-Bombardier 1999-2003

7

Exemple de THD des courants pour différentes charges

PRISE

ALIMENTATION DOUBLE

THD = 44.6%

THD = 50%PC

13THD = 19.1%

OSCILLOSCOPE

Formes des courants absorbés par les charges types:Sources d’alimentations, ordinateur, Ins. de mesure

Alimentations

Ordinateur

14

Instrument de mesure

8

Éclairage électronique

Lampe incandescentFluorescent compact type 15 watts

Fluorescent compacttype 11 watts

15

Pourquoi c’est nécessaire de filtrer les harmoniques ?

• Dégradation de la qualité de l’énergie• Pertes additionnelles, surchauffe• Surtension récurrente• 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

16

– 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

9

Filtrer les harmoniquescomment ?

ChargesAlimentationCourant fondamental

PowerQualityFilter

1 ,31 ,3

1 ,3

Les HARMONIQUES

17

-1 ,3

0 3 6 0

-1 ,3

0 3 6 0

-1 ,3

0 3 6 0

Analyse harmoniques des signaux1 ,3

0 3 6 0

1 ,3

0 3 6 0

1 ,3

0 3 6 0

es d

’ond

es

-1 ,3

Courantdes charges

2 0

4 0

-1 ,3

Courant du filtre

2 0

4 0

-1 ,3

Courant propre non

pollué

2 0

4 0

Form

e

+=

oniq

ues

18

-2 0

0

1 5 7 11 13 1 7 19

-2 0

0

1 5 7 11 13 17 19-20

0

1 5 7 1 1 1 3 17 1 9Har

mo

10

SourceZs

iL

harg

e

1- Charges type source de courant

es

Ch

19

2- Charges type source de tension

Zs

SourceC

harg

evL

es

Ch

20

11

Quoi utiliser comme moyen de mitigation?

• Les filtres LC conventionnels ont déjà été utilisés pour éliminer les harmoniquesp q

• 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

21

Pourquoi ne pas utiliser cette technologie encore?

Filtres passifs synchronisésFiltres passifs synchronisés

Source

es

Ls, rsiL

Charge non lineaire

LL, rL

Ch

MM

Ch

Source

es

Ls, rsiL

Charge non lineaire

LL, rL

Source

es

Ls, rsiL

Charge non lineaire

LL, rL

CkC7C5

M

Lh, rh

NFiltre résonnant

NFiltre passe haut

Lh, rh R

NFiltre passe haut

Lk, rk

R

5e

C7L5

7e

22

12

Exemple d’une installation de 13 MVAR

i

Exemple d’installation des filtres passifs

Batteries de condensateurs pour 320 KV/120kV/25KV réseau de

distribution

6 fois 60kVAR, 600 Voltinstallation du Bâtiment A-ETS

23

Désavantages du filtrage passif

•Compensation fixe,Compensation fixe, •Volumineux, •Risque de résonance à tout moment.

24

13

Une solution active ou hybride s’impose

• Le filtrage actif ou hybride est une solution intéressante– Dynamique

Adaptative– 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),• Trois files sans neutre (système triphasé),

25

( y p ),• Quatre fils (3-phases avec le neutre)

Une solution active/hybride s’impose

• L’augmentation de la sévérité de la pollution harmonique a pourssé le développement d’un système dynamique et p pp y y qajustable 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 noms sont certainement utilisés

26

– D autres noms sont certainement utilisés

14

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 lesbâtiments et industries où la qualité de l’énergie est enq gquestion.

• Cette technologie s’est beaucoup améliorée depuis unquart de siècle avec l’arrivé sur le marché de plusieursconfigurations et techniques de contrôle.

• Cette technologie est utilisée pour éliminer lesharmoniques, réguler la tension, éliminer le papillotementde la tension, éliminer le déséquilibre de la tension.

28

• Ce plus grand nombre d’objectifs sont atteints soitindividuellement ou bien en combinaison dépendammentdu besoin du client (le choix de la stratégie de contrôle, latopologie, le nombre de conducteurs, etc.)

15

La qualité sur le réseau monophasé• Les charges monophasés comme: éclairage, fours, Écrans - TVs,

Ordinateurs,, imprimantes, photocopieuses, climatisation, agissentcomme des charges non linéaires et absorbent un courant nonsinusoïdal ce qui détériore la qualité de l’énergiesinusoïdal ce qui détériore la qualité de l énergie.

• Une installation dédiée pour les ordinateurs, et autres chargesmonophasées 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

29

• La plupart de ces charges sont du type générateur d’harmoniquesde tension

• Un filtre active série ou combinaison entre série-parallèle permet deles compenser

Les composantes du filtre actifLes composantes du filtre actif

Filt É

icomp

Filtre d’entrée

OnduleurType courant

ou tension

Élément de stockage de

l’énergieL/C

30

Circuit de commande

16

Système monophasé avec le controleur en schéma block

T1

T2

T3

T4

Ls

Vdc

iL

LL

vs

ic

RL

vf

Rsis

iLdc

Lc

Cdc

Rc

G1G3

Cc

μL

D1 D2

D3 D4

31

+

-Commutation

techniqueGating signals for the inverter

G2 G4

avantcompensation(THD=26%)

après compensation(THD=8.6%)

après compensation(THD=1.8%)

32

Système monophasé: le courant de ligne peut être plus propre que la tension de ligne

17

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 àdiodes, à thyristors ou dernièrement nous avons les redresseurs actif àIGBT.

– La grande majorité de redresseurs utilise les diodes éléments de redressement.g j• 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’énergieréactive.

• Ces convertisseurs peuvent être qualifiés d’intelligents s’ils sont munisd’un contrôleur approprié

• Un filtre d’entrée est nécessaire pour augmenter l’impédance de ligne,li l t t té l ti

33

lisser le courant et protéger le convertisseur• Ils sont bidirectionnels en puissance• Ils coûtent plus cher• Technologie de l’avenir

Exemple d’une mesure effectuée sur un variateur triphasé utilisant un système à trois conducteurs

LINE VOLTAGES & LINE CURRENTS WITHOUT ACTIVE FILTER

500

750

Vol

tsAm

ps

-750

-500

-250

0

250

0

1000

2000

3000

34

Waveform event at 22/11/01 10:25:43.533

CHA Volts CHB Volts CHC Volts CHA Amps CHB Amps CHC Amps

A

10:25:43.72 10:25:43.73 10:25:43.74 10:25:43.75 10:25:43.76 10:25:43.77-3000

-2000

-1000

18

Les formes d’ondes après compensation L IN E V O L T AG 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

250

500

750

750

500

250

0

000

0

000

000

000

35

Waveform event at 22/11/01 10:41:55.533

CHA Volts CHB Volts CHC Volts CHA Amps CHB Amps CHC Amps 10:41:55.72 10:41:55.73 10:41:55.74 10:41:55.75 10:41:55.76 10:41:55.77 10:41:55.7000

000

Amplitudes des harmoniques significatives avant compensation

Min Max MedianCHA Vthd 11.27 12.06 11.59CHB Vthd 11.50 12.12 11.66CHC Vthd 11 44 12 30 11 80

12.5

15.0

CHC Vthd 11.44 12.30 11.80CHA Ithd 21.27 22.29 21.80CHB Ithd 22.68 23.51 23.13CHC Ithd 25.65 26.94 26.36

Vth

d(%

)%

)

0.0

2.5

5.0

7.5

10.0

20

25

30

35

36

22/11/01 10:25:43.00 - 22/11/01 10:25:45.00

CHA Vthd CHB Vthd CHC Vthd CHA Ithd CHB Ithd CHC Ithd

Ithd(

%

10:25:43.0 10:25:43.5 10:25:44.0 10:25:44.5 10:25:45.00

5

10

15

19

Amplitudes des harmoniques significatives après compensation

Min Max MedianCHA Vthd 3.10 4.02 3.47CHB Vthd 3.22 4.12 3.61CHC Vthd 3.28 4.23 3.61CHA Ithd 1.17 2.45 1.54CHB Ithd 1.46 2.62 2.07CHC Ithd 1.79 3.22 2.30

%)

10.0

12.5

15.0

Vth

d(Ith

d(%

)

0.0

2.5

5.0

7.5

15

20

25

30

35

37

22/11/01 10:41:55.00 - 22/11/01 10:41:57.00

CHA Vthd CHB Vthd CHC Vthd CHA Ithd CHB Ithd CHC Ithd 10:41:55.0 10:41:55.5 10:41:56.0 10:41:56.5 10:41:57.0

0

5

10

Qualité de l’onde dans le réseau 4 fils• Un courant de neutre excessif due aux charges non

linéaire déséquilibrés.L t d t l t i iè h i t• La composante de courant le troisième harmonique peutatteindre des valeurs dépassant la limite de la capacité del’installation.– Surchauffe des circuits magnétiques, transformateur et autres– Feux dans les câbles

• Des techniques passives telles transfo zigzag et autre ontété utilisé

38

• Les techniques actives plus efficace permettent laréduction jusqu’è l’élimination du courant neutre,compensation des harmoniques, balancement de lacharge, compensation de la puissance réactive.

20

Problème d’harmoniques dans le réseau à 4 fils

• Exemple: réseau typique

Protection

Ith (L): 100ARMS

N: 65-80% * Ith

MV LV

PQFT

L1 (R)L2 (Y)

L3 (B)

N

ChargesNL

39

NL Loads:- Fluor.

-Éclairage

Ordinateurs.

NL Loads:- Controleur des moteurs ...

NL Loads:- Fluor. light - PCs- ...

La qualité de l’énergie dans le système à 4 fils

I [100 A/div] Load current

Courant de charge:Courant de charge:-- IIfondfond ≈≈ 80ARMS/phase80ARMS/phase-- IIHH3 3 ≈≈ 50 ARMS/phase50 ARMS/phase

I [100 A/div] Line current

-- THDTHDI I ≈≈ 63 %63 %-- CF CF ≈≈ 2.12.1

Après compensationAprès compensationCourant de ligne:Courant de ligne:IIfondfond ≈≈ 80 ARMS/phase80 ARMS/phaseIH3 IH3 ≈≈ 0 ARMS/phase0 ARMS/phase

40

Time [10 ms/div]

-- THDTHDI I ≈≈ 3 %3 %-- CF CF ≈≈ 1.41.4

21

Le problème de la troisième harmonique dans le système à 4 fils

I [100 A/div] Without filterForce de l’harmonique H3

dans le neutre sans et avec filtre

Sans filtre:

I [100 A/div] With filter

Sans filtre:IH3 ≈ 150 ARMS

avec filter:- IH3 ≈ 0 ARMS

Conclusion •le filtre actif améliore

41

Time [10 ms/div]

•le comportement du système

•élimine l’harmonique d’ordre 3.

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

42

coût des installations.• L’introduction des techniques avancées de commande

22

CONFIGURATIONS

• Les filtres actifs peuvent être classés en enfonction du type de convertisseur type defonction du type de convertisseur, type detopologie et le nombre de phase à compenser

~ Non-LinearLoads

is iL

AC Mains

AFv

43

d

AF

v

Contrôleur unifié de l’énergie, filtre universel

is iLAFv

~ Non-LinearLoads

is iL

AC Mains ic

UPQC

44Series AF Shunt AF

Q

23

Combinaison d’un filtre actif série et d’un filtre passif shunt

iis iLAFv

~ Non-LinearLoads

AC Mainsic

Shunt Passive

45

Series AF

Filter

Ces figures montrent la compensation par deux méthodes directe et indirecteExemple de compensationExemple de compensation

THD=28.35%

THD=5 12%

46Le régime permanent est obtenu après demi-cycle. La perturbation est de 75%de la charge nominale

THD=5.12%

THD=2.92%

24

Résultats expérimentaux

*sai

i

PM3394, FLUKE & PHILIPS

vsa

isa

PM3394, FLUKE & PHILIPS

isa

ica

iLa

(a)Time (5ms/div)

isa

ica

iLa

(b)Time (5ms/div)*i

47

= Reference current outputted from DSP, isa=7.49 A (rms), iLa =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 %

*sai

Experimental result of AF system with improvedcontrol technique

vsa

ch1

ch2

PM3394, FLUKE & PHILIPS

vsa ch1

ch2

PM3394, FLUKE & PHILIPS

isa

iLa

ica

ch3

ch4

(a)Time (5ms/div)

isa

isb

isc

ch2

ch3

ch4

(b)Time (5ms/div)

48

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%

Load perturbation response of AF system for an increase in load from 0.52 kW to 1.23 kW

25

View of existing technology 100A unit

49

Technical specifications

50

26

Intégration commerciale du APF

2000 : premier projet non-

industriel

Dubai Burj Al Arab

51

• charges: Drives & Dimmers

Exemple d’un bassin d’électrolyse

• Transfo 3000kVA / 6.1%• 6x600kVA redresseur• 6x200kvar / 7%

FA

Schéma de l’alimentation

52

PQ15Vdc15kA400Vac

27

Electrolyse

6.00E+02

7.00E+02

Initial current

6.00E+02

7.00E+02

-6.00E+02

-5.00E+02

-4.00E+02

-3.00E+02

-2.00E+02

-1.00E+02

0.00E+00

1.00E+02

2.00E+02

3.00E+02

4.00E+02

5.00E+02

-7 00E+02

-6.00E+02

-5.00E+02

-4.00E+02

-3.00E+02

-2.00E+02

-1.00E+02

0.00E+00

1.00E+02

2.00E+02

3.00E+02

4.00E+02

5.00E+02

53

-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

Time [5ms/div]

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

Time [5ms/div]

La haute fréquence est due à d’autres stations

Application chauffage par induction

91.2 MVA20 kV

T12 MVA6%400 V

T22 MVA6%400 V

T32 MVA6%400 V

3200/515 VA To T1

54

PQFA296 kVA(428 A)

Drives945 kVA(1364 A)

700 kvar7%

(1010 A)

400 kvar7%

(577 A)

400 kvar7%

(577 A)

Drives315 kVA(455 A)

Drives315 kVA(455 A)

28

Courant de charge mesuré

30003000

Courant de ligne avant compensationCourant de ligne aprèscompensation

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Line

cur

rent

[A]

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Line

cur

rent

[A]

55

0 5 10 15 20 25 30 35 40Time [ms] Time [ms]

Courant comtenant toutesles composantes fréquentielles

Presque un courant sinusoidal

Contenu harmonique, chauffageHarmoniques avant compensation Impact du filtre

4%

6%

8%

10%

12%

14%

Cur

rent

dis

tort

ion

[%]

Real effect onhigh frequencies4%

6%

8%

10%

12%

14%

Cur

rent

dis

tort

ion

[%]

56

0%

2%

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 50Frequency [Harmonics]

0%

2%

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 50Frequency [Harmonics]

29

Usine fabrication des câbles

10kV/0 4kV

230kW 230kWPQFA A

10kV/0.4kV630kVA/4.3%

57

230kW 230kWPQFA-A

Utilisation massive des contrôleurs à distance à 1050Hz & 1600Hz

Courant avant et après compensation

200

300

400

500

600

700

800FILTER RUNNING - Pizolbahn/Wangs [09/12/97]

100

200

300

400

500

600

700

800FILTER OFF - Pizolbahn/Wangs [09/12/97]

-800

-700

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

Cur

rent

[A]

Time [ms]

-800

-700

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

Cur

rent

[A]

Time [ms]

450

500FILTER OFF - Pizolbahn/Wangs [09/12/97]

450

500FILTER RUNNING - Pizolbahn/Wangs [09/12/97]

580

50

100

150

200

250

300

350

400

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Cur

rent

[Arm

s]

Harmonics

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Cur

rent

[Arm

s]

Harmonics

30

Impact sur la qualité de la tension

Tension initiale du réseau Tension après compensation

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

Vol

tage

[V]

FILTER OFF - Pizolbahn/Wangs [09/12/97]

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

Vol

tage

[V]

FILTER RUNNING - Pizolbahn/Wangs [09/12/97]

59

-700

-600

-500

-400

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100Time [ms]

-700

-600

-500

-400

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100Time [ms]

Exemple d’un système de climatisation HVAC courants avant filtre

Phase L1 Phase L2 Phase L2CUR

AmpsY2

500

750

1000Amps

Y2

500

750

1000Amps

Y2

500

750

100

RRENTS

Channel A (I) Sec.0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

-1000

-750

-500

-250

0

250

Channel B (I) Sec.0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

-1000

-750

-500

-250

0

250

Channel C (I) Se0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

-100

-750

-500

-250

0

250

AmpsY2

150

175

200Amps

Y2

150

175

200Amps

Y2

150

175

200

60

Channel A (I) Hz0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

0

25

50

75

100

125

Channel B (I) Hz0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

0

25

50

75

100

125

Channel C (I) Hz0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

0

25

50

75

100

125

Avant filtre

31

Exemple d’un système de climatisation HVACcourants après filtre

Phase L1 Phase L2 Phase L2C Amps

Y2Amps

Y2Amps

Y2

CURRENTS

Channel A (I) Sec.0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

-1000

-750

-500

-250

0

250

500

750

1000

Channel B (I) Sec.0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

-1000

-750

-500

-250

0

250

500

750

1000

Channel C (I) Sec.0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

-1000

-750

-500

-250

0

250

500

750

1000

AmpsY2

200Amps

Y2

200Amps

Y2

200

61Channel A (I) Hz0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

0

25

50

75

100

125

150

175

Channel B (I) Hz0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

0

25

50

75

100

125

150

175

Channel C (I) Hz0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

0

25

50

75

100

125

150

175

Exemple de compensation d’une charge déséquilibrée

00A

/div

]1

800

1000

1200

80 0

1 00 0

1 20 0

ant d

e ch

arge

[20

L3

L2

L1

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

- 80 0

- 60 0

- 40 0

- 20 0

0

20 0

40 0

60 0

62

Cou

r

Temps[5ms/div]

-1200

-1000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 6 5 70 75 80

-1 20 0

-1 00 0

0 5 10 15 2 0 2 5 30 35 4 0 4 5 5 0 55 60 6 5 7 0 75 80

32

Application aux systèmes de traction

63

Train Deux Montagnes 37 km d’infrastructure

-Proche de 8 millions de passagers par année

64

-Transport de grande qualité

33

Courant de ligne et tension de ligne. PCC (25 kV). La puissance demandée est 5.5 MVA par unité

Montreal Commuter Deux-Montagnes.

65

Tension et courants mesurés en traction à puissance nominale

2000Les signaux mesurés

2000Les signaux mesurés

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18-2000

-1000

0

1000

Tens

ion

[V]

2000

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18-2000

-1000

0

1000

2000

Tens

ion

[V]

2000

660 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18

-2000

-1000

0

1000

Cou

rant

[A]

Temps [sec]

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18-2000

-1000

0

1000

Cou

rant

[A]

Temps [sec]

34

Jackson Ville People Mover

Système de traction

67

entièrement développé au laboratoire ETS-Bombardier Transports

Trajectoire et contact électrique

Train Shoe pour assurer le contact avec Une source de480 Volts, 3-phases

68

35

0.00 s 0.04 s 0.08 s

13.Harm. [V]

1000.00

500.00

0.00

-500.00

-1000.00 0.00 s 0.04 s 0.08 s

Overlay [V]

1000.00

500.00

0.00

-500.00

-1000.00

0.00 s 0.04 s 0.08 s

Sum [V]

1000.00

500.00

0.00

-500.00

-1000.00

0.00 s 0.04 s 0.08 s

ih13(z) [V]

1000.00

500.00

0.00

-500.00

-1000.00 0.00 s 0.04 s 0.08 s

Sum [V]

1000.00

500.00

0.00

-500.00

-1000.00ih5(z) [V] ih7(z) [V] Sum [V]

0.00 s 0.04 s 0.08 s

( ) [ ]

1000.00

500.00

0.00

-500.00

-1000.00 0.00 s 0.04 s 0.08 s

( ) [ ]

1000.00

500.00

0.00

-500.00

-1000.00

0.00 s 0.04 s 0.08 s

[ ]

1000.00

500.00

0.00

-500.00

-1000.00

0.00 s 0.04 s 0.08 s

ih5(z) [V]

1000.00

500.00

0.00

-500.00

-1000.00 0.00 s 0.04 s 0.08 s

ih7(z) [V]

1000.00

500.00

0.00

-500.00

-1000.00

0.00 s 0.04 s 0.08 s

Sum [V]

1000.00

500.00

0.00

-500.00

-1000.00

69

Resonance of 1000Hz 100V, the 13th harmonicdoes not exist and has not been detected.

Resonance of 1000Hz 100V, line contains the 13th

harmonic. The 13th harmonic (100V) has beendetected (red trace).

Resonance of 1000Hz 100V, line contains the 5th

and 7th harmonic. The harmonics (100V) havebeen detected (green and red trace).

Without resonance frequency, line contains the 5th

and 7th harmonic. The harmonics (100V) havebeen detected (green and red trace).

Jacksonville 250 kWatts, 480 volts 3-phase supply for monorail traction system

7014kW without compensation 14kW with compensation

14kW without compensation 14kW with compensation

36

7181kW without compensation 94kW with compensation

81kW without compensation 94kW with compensation

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 problèmesexiste 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

72

équipements• Fiable• Peut être à bon marché

37

Merci !!

73