Qu'est-ce qu'un filtre harmonique actif ?

La définition des filtres harmoniques actifs (AHF)

UnFiltre harmonique actif (AHF)Il s'agit d'un dispositif important qui améliore la qualité de l'énergie. Ses principales fonctions sont de réduire la distorsion harmonique dans les réseaux électriques et d'ajuster la puissance réactive en fonction des besoins. L'AHF se connecte au réseau en parallèle et détecte en temps réel les composantes harmoniques du réseau.

Un convertisseur de puissance crée un courant de compensation. Ce courant est en opposition de phase. Il permet de contrer les courants harmoniques nocifs et la puissance réactive en retard.

Ce système de compensation flexible permet à l'AHF de s'adapter aux structures de réseau complexes et aux différents types de charge, notamment les variateurs de fréquence et les redresseurs. Il permet également d'éviter les risques de résonance liés aux variations d'impédance du système.

Les principes des filtres harmoniques actifs (AHF)

Un filtre harmonique actif (FHA) est un dispositif de contrôle dynamique des harmoniques basé sur l'électronique de puissance. Sa fonction principale est d'éliminer les courants harmoniques et la puissance réactive du réseau électrique. Pour ce faire, il détecte, calcule et compense en temps réel. Voici son principe de fonctionnement détaillé :

1. Détection d'harmoniques et extraction de signaux :

Échantillonnage en temps réel : l'AHF collecte les signaux de courant de charge en temps réel sur le réseau électrique. Il utilise des capteurs de courant de haute précision, tels que des capteurs à effet Hall. Ces capteurs couvrent les plages de fréquences principales et harmoniques, généralement jusqu'à 50 harmoniques.

Séparation harmonique : Théorie de la puissance réactive instantanée : Décomposer le courant triphasé en puissance réelle (p) et puissance imaginaire (q). Utiliser la transformation de coordonnées pour séparer les composantes harmoniques et réactives.

Transformée de Fourier (FFT) : Effectuez une analyse spectrale sur des signaux de courant pour extraire les amplitudes et les phases de chaque harmonique.

Génération de courant de référence : Utiliser les résultats de la détection pour créer une commande de courant de compensation. Cette commande doit correspondre à l'amplitude et être en opposition de phase avec le courant harmonique. On parle alors d'« harmonique inverse ».

2. Génération actuelle de compensation :

Contrôle de l'onduleur : L'AHF est principalement équipé d'un onduleur de source de tension (VSI). Il utilise des dispositifs de commutation haute fréquence tels que les IGBT ou le SiC.

Suivi et compensation dynamiques : l'onduleur envoie un courant de compensation. Ce courant est en opposition de phase avec le courant harmonique. Il se combine ensuite avec le courant harmonique d'origine pour les annuler.

3. Compensation de puissance réactive :

Extraction des composants de puissance réactive : Aligner la séparation des composants de puissance réactive, comme inductifs ou capacitifs, dans le courant de charge lors de la détection des harmoniques.

L'injection dynamique de puissance réactive contribue à améliorer le facteur de puissance. Elle y parvient en fournissant un courant de compensation. Ce courant, opposé au courant réactif du système, est fourni par l'onduleur. Cela peut porter le facteur de puissance à 0,95 ou plus.

4. Contrôle en boucle fermée et stabilité :

Surveillance en temps réel du courant du réseau après compensation, et comparaison avec la valeur de référence.

Ajustez la sortie de l'onduleur via des algorithmes pour garantir la précision de la compensation.

5.Anti-résonance et adaptabilité :

AHFÉvite la formation de circuits résonants avec l'impédance de la grille grâce à des algorithmes de contrôle actif. Peut gérer les harmoniques à large bande comme les harmoniques 3e, 5e, 7e et haute fréquence.

Les charges non linéaires, notamment les convertisseurs de fréquence, les onduleurs et les alimentations LED, en sont la cause. Adaptez-vous à des conditions de travail complexes et prenez en charge le fonctionnement simultané de plusieurs AHF. Ceci est adapté à la compensation distribuée dans les grands réseaux électriques industriels.

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