L'histoire de la compensation de puissance réactive

Si vous travaillez dans le secteur de l'énergie, vous devez avoir entendu parler de  la compensation de puissance réactive . Mais vous n’en savez peut-être pas grand-chose.

 

Qu’est-ce que la compensation de puissance réactive ?

L'électricité provenant du réseau électrique est de deux types : premièrement, il y a la puissance active. Il s’agit de l’électricité qui effectue le travail direct, se transformant en mouvement, chaleur, produits chimiques ou son pour alimenter les machines et les appareils. Nous appelons cela « actif » parce qu'il fait activement des choses.

 

Ensuite, il y a la puissance réactive. C'est un peu plus délicat : il utilise aussi de l'électricité, mais principalement pour changer de forme. Bien qu’elle n’alimente rien directement, la puissance réactive est vitale pour le bon fonctionnement de nombreux appareils électriques. Il y a un échange constant entre différentes formes d'énergie au sein du réseau. Une bonne façon d’envisager la puissance réactive est de savoir comment elle est utilisée pour créer des champs magnétiques autour des transformateurs et des champs électriques dans les condensateurs.

 

La puissance réactive n’est pas aussi simple à mesurer que la puissance active, mais elle joue un rôle crucial dans le bon fonctionnement de nos systèmes électriques.

La puissance réactive peut être exprimée comme

Q = S sin ϕ Q = VI sin ϕ Q = P tan ϕ Où S = puissance apparente et P = puissance active.

 

 

L'histoire

En observant le diagramme qui illustre les différentes approches de compensation de la puissance réactive, une transformation significative est apparue dans les années 1970. Des considérations économiques, notamment les coûts élevés liés à la production et à l’exploitation des machines rotatives traditionnelles, ont activement motivé la transition. Par conséquent, les techniques de compensation statique, caractérisées par l’absence de composants mobiles et donc une plus grande efficacité, ont commencé à gagner en importance. Au cours des années suivantes, ce domaine a connu trois avancées cruciales, marquant des progrès substantiels dans l’amélioration et le perfectionnement de cette technologie.

La première génération 

Les dispositifs de compensation passive basés sur la commutation mécanique, qui sont lents à compenser la puissance réactive, ont été largement abandonnés à l'heure actuelle.

 La deuxième génération 

Le compensateur statique var  , ou SVC, est un dispositif qui permet de contrôler rapidement le flux électrique. Il utilise des pièces spéciales appelées thyristors. À l'heure actuelle, la plupart des endroits utilisent deux parties principales : les TCR et les TSC. Mais ceux-ci présentent certains problèmes : ils n'ajoutent pas toujours la bonne quantité de puissance, il est difficile de les agrandir en cas de besoin et ils peuvent devenir très chauds.

 

Décrivons le fonctionnement des TCR :

 

Les TCR sont des gadgets plutôt intelligents. Ils contrôlent quelque chose appelé « temps d'activation » pour de minuscules pièces appelées thyristors. Ce réglage du timing affecte la quantité de « puissance réactive » gérée par le TCR. Maintenant, considérez la puissance réactive comme une énergie auxiliaire : elle ne fait pas le gros du travail comme faire tourner les moteurs, mais elle est essentielle pour maintenir la stabilité et le bon fonctionnement du réseau électrique.

 

Voici le point astucieux : les TCR ont un moyen astucieux de gérer toute énergie supplémentaire flottante. Ils veillent à ce qu’il n’y ait ni trop ni trop peu, pour que tout soit bien équilibré. C'est comme avoir un ami qui veille à ce que votre fête ait toujours juste assez de nourriture et de boissons, jamais trop de gaspillage ni pas assez de plaisir.

 

Si vous voulez jeter un coup d’œil dans les coulisses, il y a même une photo qui montre à quoi ressemble l’intérieur d’un TCR. Cela peut sembler complexe, mais n’oubliez pas qu’il s’agit de maintenir ce flux électrique fluide et stable !

 

Nous devons trouver de meilleures façons de résoudre ces problèmes à l’avenir. Cela signifie fabriquer des appareils qui ajoutent juste la bonne quantité d’énergie, sont faciles à agrandir et ne gaspillent pas d’énergie en devenant trop chauds.

TSC : généralement, le filtre à branches multiples est conçu selon une certaine proportion, qui est capacitive à la fréquence fondamentale, et la puissance réactive de sortie du dispositif de compensation évolue par étapes. La branche de filtre compense et s'accorde sous certaines harmoniques, et filtre les harmoniques en même temps. Le TSC ne peut être commuté qu'en groupes et doit être coordonné avec le TCR pour un ajustement continu. TSC dispose de trois circuits de base, comme le montre la figure. La figure de gauche montre l'étoile avec connexion neutre, la figure du milieu montre la connexion externe du triangle, appelée connexion externe angulaire, et la figure de droite montre la connexion interne du triangle, appelée connexion interne angulaire. Sur la base de ces trois circuits, de nombreuses autres topologies sont dérivées, comme le remplacement du thyristor de chaque phase par une diode, ou la suppression du commutateur à thyristor d'une phase pour réduire les coûts. Le choix de la topologie doit être pris en compte de manière globale en combinaison avec la situation réelle de la charge sur site et des facteurs techniques et économiques.

 

La troisième génération

Le générateur de var statique (SVG, etc.)  du convertisseur auto-inversable est  actuellement le meilleur dispositif de compensation de var . Ce type de dispositif fonctionne généralement en connectant le circuit en pont auto-commutateur en parallèle avec le réseau électrique. En ajustant la phase et l'amplitude de la tension de sortie du côté CA du circuit en pont, ou en contrôlant directement son courant côté CA, le circuit peut absorber ou envoyer un courant réactif qui répond aux exigences, de manière à réaliser l'objectif de réaction dynamique. compensation de puissance.

 

             

                           Schéma de circuit de base à deux niveaux Schéma de circuit de base à trois niveaux

 

Solutions de qualité d'énergie YT

Basé sur le principe de l'onduleur à source de tension,  le générateur var statique YTPQC-SVG  adopte un transistor bipolaire à grille isolée (IGBT) pour contrôler l'amplitude et la phase de la tension alternative de l'onduleur, de manière à réaliser une compensation de puissance réactive et un équilibre de charge triphasé. La fréquence de commutation de l'IGBT étant très élevée (jusqu'à 25,6 kHz), le SVG peut compenser une charge réactive rapide et réaliser une compensation de haute précision. SVG est le meilleur produit dans le domaine du contrôle de puissance réactive.