Un AHF à trois niveaux arrête les défaillances des condensateurs dans les installations à variateurs de fréquence

Le filtre actif d’harmoniques AHF à trois niveaux arrête les défaillances des condensateurs dans les installations VFD

Les batteries de condensateurs peuvent tomber en panne sous les charges harmoniques des VFD. Découvrez comment un filtre actif d’harmoniques à trois niveaux réduit le THDi et contribue à la protection des batteries de condensateurs.

Un problème récurrent dans les installations VFD se présente ainsi : les batteries de condensateurs tombent en panne à répétition même après leur remplacement. Les condensateurs ne sont peut-être pas la cause première. Les charges non linéaires peuvent injecter des courants harmoniques de 5e, 7e, 11e ordre et d’ordre supérieur dans le bus commun, augmentant le courant des condensateurs et les contraintes thermiques.

Ce risque apparaît dans les usines textiles, les lignes d’extrusion plastique, les installations HVAC, les systèmes hydrauliques et autres sites avec des charges non linéaires évoluant rapidement. Une solution passive fixe peut ne pas suivre un spectre harmonique changeant, et une batterie de condensateurs mal désaccordée peut amplifier la résonance.

YTPQC-AHFmesure le courant harmonique et injecte un courant de compensation égal et opposé. Lorsqu’il est correctement dimensionné, installé et mis en service, le système peut réduire le THDi au PCC et contribuer à protéger les transformateurs, les câbles, les appareillages de commutation et les batteries de condensateurs contre les contraintes harmoniques.

Pourquoi une topologie à 3 niveaux

Un onduleur à 2 niveaux commute chaque IGBT sur toute la tension du bus continu. Un dv/dt élevé sollicite l’isolation du moteur, génère des EMI et augmente les pertes de commutation. À 45 °C ambiants — température courante dans les locaux électriques du Moyen-Orient et d’Asie du Sud-Est — la marge thermique disparaît.

Une topologie à 3 niveaux divise le bus continu, créant un point neutre. Chaque IGBT commute à la moitié de la tension. Le dv/dt diminue d’environ 50 %. L’ondulation de sortie diminue. L’inductance du filtre est réduite. Le module fonctionne à pleine charge à 45 °C sans déclassement.

Dans les locaux électriques chauds, la conception thermique est aussi importante que le courant nominal. Une topologie à trois niveaux réduit la contrainte de tension sur chaque dispositif de commutation et peut améliorer la qualité de la forme d’onde de sortie ainsi que la marge thermique. Vérifiez toujours la courbe de déclassement du fabricant pour le coffret, l’altitude, la ventilation et la température ambiante réels.

Comparaison de topologie AHF à 2 niveaux et à 3 niveaux

Filtre actif d’harmoniques YTPQC-AHF

Dimensionnement de l’AHF

Commencez par le spectre harmonique, et non par le courant total de charge. Deux transformateurs identiques de 500 kVA peuvent nécessiter des puissances AHF différentes.

Mesurez le THDi et le spectre harmonique individuel avec un analyseur de qualité d’énergie adapté sur un cycle de production représentatif. Dimensionnez l’AHF à partir du courant harmonique mesuré, de la distorsion résiduelle requise, de la distorsion de tension en arrière-plan, de l’emplacement des TC, de la diversité des charges et des conditions ambiantes. Incluez une marge d’expansion convenue et vérifiez la conformité au PCC après la mise en service.

Tableau de sélection YTPQC-AHF

Les modules YTPQC-AHF peuvent fonctionner en parallèle, ce qui permet d'augmenter la capacité à mesure que la charge augmente.

Confirmez la combinaison de modules prise en charge, la capacité de l'armoire et l'architecture de contrôle pour le modèle sélectionné.

FAQ

Q : Fonctionne avec des batteries de condensateurs existantes ?

A : Oui. L'AHF assure l'annulation dynamique des harmoniques. La batterie de condensateurs fournit la puissance réactive en régime permanent. Installez des réactances de désaccord sur la batterie de condensateurs afin d'éviter l'amplification des harmoniques.

Q : Un arrêt de l'installation est-il nécessaire ?

A : Généralement, seule l'isolation du nouveau départ et l'installation des TC sont nécessaires, mais l'étendue exacte de la coupure dépend du schéma unifilaire et de la procédure de sécurité du site. La mise en service doit être effectuée dans des conditions de charge représentatives.

Q : Période d'amortissement typique ?

A : L'amortissement dépend des pénalités des services publics, des temps d'arrêt évités, des coûts de remplacement des condensateurs et contacteurs, des pertes d'énergie et de la maintenance. Utilisez les factures du client et les données d'exploitation mesurées plutôt qu'une estimation générique de la période d'amortissement.

Q : Maintenance requise ?

A : Suivez le manuel du produit et les conditions du site. Les interventions typiques comprennent le nettoyage des filtres, la vérification des ventilateurs et des bornes, l'examen des alarmes et la vérification des performances de compensation. Les intervalles de maintenance varient selon la poussière, la température et les heures de fonctionnement.

Conclusion

Les harmoniques se manifestent par des déclenchements intempestifs, des neutres chauds et des condensateurs hors service. Un filtre actif d'harmoniques à 3 niveaux les corrige à la source — avant que les dommages ne se propagent dans le transformateur, les câbles et l'appareillage de commutation. Il permet aux équipements électriques de fonctionner à leur température et leur durée de vie prévues.

En savoir plus

Découvrez les spécifications des produits YT Electric et les conseils d'application : https://www.ytelect.com/active-harmonic-filter-ahf_p14.html

Référence : IEEE 519-2022, IEEE Standard for Harmonic Control in Electric Power Systems : https://standards.ieee.org/ieee/519/10677/

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