Filtre harmonique actif AHF et filtre de puissance actif (APF)

Quelle est la différence entre le filtre harmonique actif et le filtre de puissance active ?

Le principe d'un filtre harmonique actif AHF est d'atténuer ou d'éliminer la distorsion harmonique dans les systèmes d'alimentation électrique. Les harmoniques sont des courants ou des tensions indésirables qui s'écartent de la fréquence fondamentale du système électrique. Ces harmoniques sont généralement générées par des charges non linéaires telles que des variateurs de fréquence, des ordinateurs, des redresseurs et d'autres équipements électroniques.

Le principe de l' Active Power Filter APF implique l'utilisation d'électronique de puissance et de techniques de contrôle pour compenser activement les problèmes de qualité de l'énergie, principalement les harmoniques et la puissance réactive, dans les systèmes d'alimentation électrique. Un APF est conçu pour atténuer les harmoniques et corriger le facteur de puissance dans un système afin d'améliorer la qualité globale de l'énergie.

Le principe principal d'un APF consiste à générer une forme d'onde de courant qui annule les courants harmoniques indésirables ou les courants réactifs dans le système. Ceci est réalisé en mesurant les courants ou les harmoniques de tension problématiques et en injectant une forme d'onde de courant opposé dans le système. La forme d'onde du courant injecté est contrôlée avec précision pour garantir que la forme d'onde du courant résultante est aussi proche que possible de la sinusoïdale.

Un filtre harmonique actif AHF et un filtre de puissance actif APF sont tous deux utilisés pour atténuer les problèmes de qualité de l'énergie, mais ils servent à des fins différentes.

1. Filtre harmonique actif AHF : Un AHF est principalement conçu pour atténuer la distorsion harmonique dans les systèmes électriques. Les harmoniques sont des courants ou des tensions indésirables qui sont des multiples de la fréquence fondamentale d'un système électrique . Les harmoniques peuvent provoquer divers problèmes tels qu'une augmentation du chauffage, un dysfonctionnement de l'équipement, des formes d'onde déformées et une efficacité réduite du système électrique. Les AHF surveillent activement les harmoniques présentes dans le système et génèrent des courants harmoniques antagonistes pour annuler la distorsion harmonique. Ils sont généralement installés pour compenser les harmoniques générées par des charges non linéaires telles que les variateurs de vitesse, les alimentations à découpage, les redresseurs et autres appareils électroniques.
2. Filtre de puissance active APF : Un APF est conçu pour compenser la puissance réactive, le facteur de puissance et les fluctuations de tension en plus d'atténuer les harmoniques. La puissance réactive est la puissance qui circule entre le système électrique et les charges inductives ou capacitives, consommant ainsi de l'énergie supplémentaire du réseau. Le facteur de puissance est une mesure de l’efficacité avec laquelle l’énergie électrique est utilisée par une charge. Un faible facteur de puissance entraîne une consommation d’énergie accrue, des pénalités de la part des services publics et une utilisation inefficace de l’infrastructure électrique. Les APF régulent activement le facteur de puissance, compensent la puissance réactive et gèrent les fluctuations de tension en injectant des courants de compensation appropriés dans le système. Ils sont souvent utilisés dans des applications industrielles et commerciales pour améliorer le facteur de puissance, réduire les coûts énergétiques et améliorer les performances globales du système électrique.

En résumé, bien que les AHF et les APF soient utilisés pour améliorer la qualité de l'énergie, les AHF s'attaquent principalement à la distorsion harmonique, tandis que les APF abordent plusieurs problèmes, notamment la distorsion harmonique, la puissance réactive, le facteur de puissance et les fluctuations de tension. Le choix entre les deux dépend des problèmes spécifiques de qualité d’énergie du système et des exigences de l’application.

Quels sites ont besoin d’AHF ou d’APF ?

AHF et APF sont généralement bénéfiques dans les sites où il existe de graves distorsions harmoniques (THDi élevé) dans le système électrique (réseau). Voici quelques exemples de sites pouvant bénéficier de l’installation d’ AHF ou d’APF :

1. Installations industrielles : les installations industrielles qui utilisent des dispositifs électroniques de puissance tels que des entraînements à fréquence variable (VFD), des redresseurs et des fours à arc sont susceptibles de générer des harmoniques importantes. Ces harmoniques peuvent provoquer une distorsion de tension, des dysfonctionnements des équipements et une augmentation des pertes d’énergie. AHF/APF peut aider à atténuer ces problèmes et à garantir le bon fonctionnement des équipements sensibles.
2. Bâtiments commerciaux : les grands bâtiments commerciaux, notamment les centres commerciaux, les complexes de bureaux et les centres de données, comportent souvent de nombreuses charges non linéaires telles que des ordinateurs, des serveurs, des systèmes d'éclairage et des unités CVC. Ces charges peuvent introduire des harmoniques dans le système électrique, entraînant une diminution de la qualité de l’énergie, une surchauffe des équipements et un dysfonctionnement des composants électroniques sensibles. Les filtres actifs APF/AHF peuvent aider à maintenir une alimentation électrique propre et à prévenir les perturbations.
3. Projets d'énergie renouvelable : les projets d'énergie renouvelable tels que les systèmes de centrales solaires (PV) et les parcs éoliens sont connectés au système électrique via des onduleurs électroniques de puissance. Ces onduleurs peuvent injecter des harmoniques dans le réseau en raison de leurs opérations de commutation. Un filtre AHF/APF peut être utilisé pour atténuer ces harmoniques et garantir le respect des normes de qualité de l'énergie.
4. Hôpitaux et établissements de santé : les hôpitaux et les établissements de santé disposent souvent d'équipements médicaux sophistiqués et sensibles aux problèmes de qualité de l'électricité. La distorsion harmonique peut affecter la précision et les performances des dispositifs médicaux, entraînant des erreurs potentielles dans les diagnostics et les traitements. Active Filter peut aider à maintenir une alimentation électrique stable et à protéger les équipements de santé critiques.

Il est important de noter que le besoin de filtres actifs dépend des caractéristiques spécifiques du système électrique et de la gravité de la distorsion harmonique. Une analyse détaillée de la qualité de l'énergie par un ingénieur qualifié serait nécessaire pour déterminer la solution la plus appropriée pour un site particulier.