Soutenance mémoire
Qualité de l’énergie dans les réseaux électriques
Les filtres actifs : Ces solutions sont proposées comme des solutions efficaces de dépollution des réseaux électriques. Le filtre actif est connecté au réseau soit en parallèle (FAP), soit en série (FAS) suivant qu’il soit conçu respectivement pour compenser les courants ou les tensions harmoniques, soit associé à des filtres passifs pour constituer ce qu’on appel les filtres hybrides.
a. Principe de fonctionnement des filtres actif série: Le filtre actif série se comportent dans ce cas, comme une source de tension qui s’oppose aux tensions perturbatrices (creux, déséquilibre, harmonique) venant de la source et également à celles provoquées par la circulation des courants perturbateurs à travers l’impédance du réseau. Ainsi la tension aux bornes de la charge à protéger est purement sinusoïdale Le filtre actif Série (F.A.S) est une solution adaptée à la compensation des tensions perturbatrices, harmoniques, déséquilibrées et des creux de tension. Ces perturbations trouvent généralement leurs origines dans le réseau lui-même mais peuvent parfois être provoquées par les charges elles-mêmes.
b. Principe de fonctionnement d’un filtre actif parallèle : Le filtre actif parallèle peut être considéré comme un compensateur de courants harmoniques pour le réseau dans lequel il est branché. En effet, il empêche la circulation des harmoniques des courants pollués générés par les charges non linéaires du réseau en fournissant les mêmes types de courants harmoniques perturbateurs, mais en opposition de phase ; de sorte que le courant côté réseau reste équilibré et sinusoïdal. [9] Ainsi l’objectif du filtre actif parallèle (F.A.P) consiste à empêcher les courants perturbateurs (harmoniques, réactifs et déséquilibrés), produits par des charges polluantes, de circuler à travers l’impédance du réseau, située en amont du point de connexion du filtre actif.
Filtre actif série en série avec un Filtre passif parallèle : Ce paragraphe présente un système combiné d’un filtre passif et un filtre actif série, qui sont connectés en série l’un avec l’autre. Le filtre passif supprime certain ordre des courants harmoniques produits par la charge Par conséquent, le filtre actif est de dimensionnements plus réduit par rapport au filtre actif classique. Le schéma de principe de cette configuration est représenté par la Figure I.7, c’est pratiquement la même configuration que la précédente avec l’avantage de réduire encore le dimensionnement du filtre actif série car le courant qui le traverse est plus faible. De plus, le filtre actif série est à l’abri d’un éventuel court-circuit de la charge.
Dans ce chapitre, nous avons présenté différents types de perturbations qui influencent sur l’onde de tension du réseau électrique ainsi que les différents sources de ces perturbations et leur effets qui peuvent aller du simple échauffement, de la dégradation du fonctionnement jusqu’à la destruction totale de ces équipements. Plusieurs solutions traditionnelles et modernes de dépollution ont été présentées qu’elles soient de types parallèles ou série ainsi que leur combinaison, sont étudiées pour la compensation de tous les types de perturbation possible dans un réseau électrique. Le filtre actif parallèle est dédié pour la compensation de toutes les perturbations de courant comme les harmoniques, les déséquilibres et la puissance réactive. Par contre, le filtre actif série est destiné à compenser toutes les perturbations de types tension comme les harmoniques, les déséquilibres et les creux de tension. La combinaison parallèle-série actifs est une solution universelle pour compenser toutes les perturbations en courant et tension. D’autres solutions de dépollution consistent à associer des filtres actifs et passifs aux filtres actifs, ce sont les filtres hybrides qui permettent de trouver un compromis entre l’efficacité de la compensation et le coût. On se propose pour le deuxième chapitre de le consacré à l’étude de commande et simulation de filtre actif série.
Etude et simulation d’un FAS en présence de perturbations coté charge
L’utilisation croissante des dispositifs d’électronique de puissance dans les systèmes électriques a entraîné de plus en plus de problèmes dans les réseaux électriques. Plusieurs solutions ont été proposées pour résoudre le problème de la pollution. Le filtrage actif étant le plus répondu vu ses résultats probant et universelle. Le filtre actif série est connecté en série avec le réseau de distribution et permet de protéger la source aux différents perturbations venant de la charge non linéaire. Dans ce chapitre nous avons étudié le fonctionnement d’un filtre actif série (FAS) sous différente conditions avec la présentation des résultats de simulation dans le cas de la présence de perturbation de type tension coté charge.
Pour l’étude de notre cas, nous avons utilisé la méthode de puissance instantanée pour développer notre commande. La méthode des puissances instantanées introduite par H. Akagi exploite la transformation de Concordia des tensions simples et des courants de ligne, afin de calculer les puissances réelle et imaginaire instantanées. Soient respectivement les tensions simples et les courants de ligne d’un système triphasé sans homopolaire, vs1, vs2, vs3 et ich1, ich2, ich3. La transformation de Concordia permet de ramener ce système triphasé équilibré à un système diphasé dont les axes sont en quadrature, comme déjà montré dans le chapitre II.
Conclusion Générale
Dans notre mémoire, nous nous sommes intéressés à l’étude d’un dispositif de dépollution de type tension des réseaux électriques appelés « Filtre actif Série », celuici ayant pour objectif l’élimination des perturbations de type tension tel que : harmoniques, chute de tension, déséquilibre de tension. Après avoir présenté un bref aperçus sur la qualité des réseaux électriques complétés par les différents types de perturbations pouvant apparaitre dans un réseau électrique suivi par la présentation de quelques techniques de compensation de ses mêmes perturbations. Le deuxième chapitre à été consacré à l’étude des différents éléments de notre système, donnant plus de détail sur chaque élément constituant la partie puissance : convertisseur de tension, transformateur d’injection de tension, système de stockage, et le filtre de sortie.
Après on a présenté la technique hystérésis pour générer les signaux de gâchette de notre onduleur, on a présenté les différentes méthodes pour calculée les tensions de référence. De cette étude, nous avons choisi d’employé dans notre commande, la méthode de puissance instantanées, et en dernier nous nous somme intéresser à présenter la régulation de la tension continue. Au niveau du chapitre trois nous avons illustré les performances d’un filtre actif de puissance série lors de perturbations de types tensions en provenance du coté source. A traves nos quatre simulations correspondant à quatre types de perturbation distincte, à savoir : harmonique, chute de tension, surtension et déséquilibre. Les résultats de simulations nous ont montré que notre filtre actif de puissance série compense correctement les différent cas d’étude. De plus, la qualité du filtrage a été évaluer en fonction des THD en nous donnons des résultats inferieur à 5%. Pour ce qui est du chapitre quatre, notre filtre actif de puissance protège la source contre les différentes perturbations causées par la charge non linéaire. Les résultats de simulations nous ont montré que notre filtre actif de puissance série compense correctement les différent perturbations (harmonique, déséquilibre avec harmonique). De plus, les résultats de simulation nous ont permis d’avoir des THDs après filtrage avec des valeurs inferieur à 5%, ce qui conforme à la normalisation.
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Table des matières
Introduction générale
CHAPITRE I : Qualité de l’énergie dans les réseaux électriques
I.1 Introduction
I.2 Perturbations électriques
I.2.1 Harmoniques de courant (et/ou) de tension
I.2.2 Creux de tension et coupeur brève
I.2.3 Déséquilibre du courant et de tension
I.2.4 Surtension
I.3 Solutions de dépollution des réseaux électriques
I.3.1 Solutions de dépollution traditionnelles
I.3.2 Solutions de dépollution modernes
I.4 Conclusion
CHAPITRE II : modélisation de filtre actif série
II.1 Introduction
II.2 Description de FAS
II.3 Principe de fonctionnement
II.4 Partie puissance du filtre actif série
II.4.1 Onduleur de tension
II.4.2 Filtre de sortie L f s, C f s
II.4.3 Transformateurs d’injection et protection du F.A.S
II.4.4 Système de stockage de l’énergie
II.5 Circuit de commande de filtre actif série
II.5.1 La commande par hystérésis
II.6 l’identification des tensions perturbatrices
II.6.1 la méthode des puissances instantanées
II.6.2 Régulation de la tension continue
II.7 Conclusion
CHAPITRE III :Etude et simulation d’un FAS en présence de perturbations coté source
III.1 Introduction
III.2 Objectifs
III.3 Lois de commande
III.4 Description de système simulé
III.5 Interprétation des résultats de simulation
III.5.1 Perturbation harmonique
III.5.2 Chute de tension
III.5.3 Surtension
III.5.4 Déséquilibre
III.6 Conclusion
CHAPITRE IV :Etude et simulation d’un FAS en présence de perturbations coté charge
IV.1 Introduction
IV.2 Objectifs
IV.3 Lois de commande
IV.4 Description de système à simuler
IV.5 Interprétation des résultats de simulation
IV.5.1 Perturbation harmonique
IV.5.2 Une perturbation harmonique et déséquilibre
IV.6 Conclusion
Conclusion générale
Annexe
Bibliographie
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