Rpublique Algrienne Dmocratique et Populaire

Ministre de lEnseignement Suprieur et de la Recherche Scientifique

- Universit Ferhat Abbes Stif

Facult de Technologie

Dpartement dElectrotechnique

THESE

Pour lobtention du diplme de

Doctorat en sciences

Option : Commande Electrique

Par

KESSAL ABDELHALIM

Thme

CORRECTION DU FACTEUR DE PUISSANCE A

LENTREE DUN CONVERTISSEUR AC/DC

Soutenue le :26/04/2012 devant la commission dexamen compose de :

Prsident Pr. GHERBI Ahmed Universit Ferhat Abbas Stif

Directeur de thse Pr. MOSTEFAI Mohammed Universit Ferhat Abbas Stif

Co-directeur de thse Pr. RAHMANI Lazhar Universit Ferhat Abbas Stif

Examinateur Pr. LABAR Hocine Universit de Annaba

Examinateur Pr. REKIOUA Toufik Universit de Bejaia

Examinateur Dr. OMEIRI Amar Universit de Annaba

Avant propos.

Le travail prsent dans ce mmoire a t ralis en collaboration entre le Laboratoire dAutomatique (LAS) de lUniversit de Stif, Algrie, et le Laboratoire dAutomatique et dInformatique Industrielle (LAII) de lUniversit de Poitiers, France.

A lissue de ce travail je tiens adresser ma reconnaissance et mes remerciements toutes les personnes qui ont contribu, chacune leur manire, laccomplissement de cette thse.

Tout dabord, je tiens remercier vivement les membres de jury pour avoir accept dvaluer ce travail et ce mmoire :

Monsieur Ahmed GHERBI, Professeur lUniversit de Stif, Algrie, davoir accept de juger mon travail et de prsider le jury de soutenance de cette thse.

Messieurs Hocine LABAR, Professeur lUniversit de Annaba, Algrie, Toufik REKIOUA, Professeur lUniversit de Bejaia, Algrie, et Amar OMEIRI, Matre de Confrence lUniversit de Annaba, Algrie pour mavoir fait lhonneur daccepter dtre les examinateurs de cette thse.

Je tiens galement remercier trs chaleureusement mes directeurs de thse :

Monsieur Mohammed MOSTEFAI et Lazhar RAHMANI Professeurs lUniversit de Stif, pour leur encadrement, leur suivi permanent et leurs prcieux conseils.

Je suis trs reconnaissant au directeur du Laboratoire dAutomatique et dInformatique Industrielle (LAII), Professeur Grard CHAMPENOIS, et au Professeur Jean-Paul GAUBERT, pour laccueil chaleureux et pour mavoir donn lopportunit de raliser la partie exprimentale de cette thse au sein du laboratoire LAII.

Publications .& Confrences

Publications:

Power Factor Correction based on Fuzzy Logic Controller with Fixed Switching Frequency; Electronics and Electrical Engineering. Kaunas: Technologija- Lituania, 2012. No. 2(118). P. 6772,

"Analysis and design of an isolated single-phase power factor corrector with a fast

regulation", Electric Power Systems Research 81 (2011) page:1825 1831 doi:10.1016/j.epsr.2011.05.012,

"Hysteresis-Band Current Control of PFC with Constant Switching Frequency"

International Review of Electrical Engineering (I.R.E.E.), Vol. 6, N. 1 January-February 2011 page: 179-185).

Power Factor Corrector with a Fast Regulation and Constant Switching Frequency, Arabian Journal for Science and Engineering, Springer, November 2012. N 37-7/8.

Experimental Design of a Fuzzy Controller for Improving Power Factor of Boost

Rectifier, International journal of electronics, Taylor & Francis (Accepte et Prvue

en 2012).

UConfrences

Fuzzy Logic Controller for Power Factor Correction, 2mes Journes

Internationales dElectrotechnique, de Maintenance et de Compatibilit

Electromagntique. ICIEM 2010 du 25 au 27 Mai 2010.Oran

Power Factor Corrector with a Fast Regulation and Constant Switching Frequency.

6th International Conference on Electrical Engineering Batna 11- 13 Octobre 2010.

Power Factor Correction with constant switching frequency . International

Conference on Electrical Engineering, Electronics and Automatic'10, Bejaia, 2 & 3

November 2010

Fuzzy Logic Controller for Boost Rectifier with a Fast Regulation and Constant

Switching Frequency. 3rd International Conference on Computer Modeling and

Simulation. ICCMS 2011. January 7 - 9, 2011, Mumbai, India.

Table des Matires

i

Table des Matires Itroduction Gnrale ......................................................................................................................... 1

Chapitre 1 : La Pollution Harmonique due aux Convertisseurs Statiques

1.1 Introduction ........................................................................................................................................... 6

1.2 Qualit de lnergie lectrique ........................................................................................................... 7

1.3 Problmatique des harmoniques ........................................................................................................ 7

1.4 Origine des harmoniques..................................................................................................................... 8

1.5 Sources harmoniques identifiables .................................................................................................... 8

1.6 Sources harmoniques non identifiables ............................................................................................. 9

1.7 Caractrisation des harmoniques ....................................................................................................... 9

1.7.1 Consquences nfastes des harmoniques .................................................................................11

1.8 Perturbations produites par les redresseurs commutation naturelle .........................................12

1.9 Normes et rglementations ...............................................................................................................15

1.10 Solutions possibles pour rduire les harmoniques et damliorer la qualit de lnergie ......17

1.10.1 Solutions traditionnelles de dpollution .................................................................................17

1.10.2 Solutions modrnes base dlectronique de puissance ......................................................19

1.10.2.1 Filtres actifs ......................................................................................................................19

1.10.2.2 Filtres actifs hybrides ......................................................................................................21

1.10.2.3 Les alimentations sans interruption ...............................................................................22

1.10.2.4 Les FACTS .......................................................................................................................23

1.10.2.5 Prlvement sinusodal .......................................................................................................25

1.10.2.5.1 Correction du facteur de puissance PFC ................................................................25

1.10.2.5.2 Redresseurs injection de courant ..........................................................................26

1.10.2.5.3 Redresseurs MLI ....................................................................................................27

1.11 Conclusion .......................................................................................................................................28

Chapitre 2 : Commande Conventionnelle par Rgulateur PI dun

Correcteur du Facteur de Puissance Dun Redresseur En Pont Monophas

2.1 Introduction .........................................................................................................................................31

Table des Matires

ii

2.2 Redresseur en pont monophas ....................................................................................................... 32

2.3 Correcteur du facteur de puissance ................................................................................................ 33

2.3.1 Modlisation du circuit de puissance ...................................................................................... 34

2.3.2 Analyse statique du Correcteur du facteur de puissance ...................................................... 35

2.4 Dimensionnement des lments passifs ......................................................................................... 37

2.4.1 Dimensionnement de linductance L ........................................................................................ 38

2.4.2 Dimensionnement du condensateur C ...................................................................................... 38

2.5 Boucle de rgulation de la tension du bus continu ........................................................................ 39

2.6 Boucle de rgulation du courant dentre ...................................................................................... 41

2.7 Dscription du banc dessai exprimental ...................................................................................... 41

2.7.1 Modle de la commande et interfaces dacquisition ................................................................. 42

2.8 Rsultats de simulation et exprimentaux ...................................................................................... 43

2.8.1 Rponse une rfrence constante de la tension du bus continu ......................................... 44

2.8.2 Variation de la rfrence de V*o ............................................................................................... 46

2.8.3 Variation de la charge ................................................................................................................ 47

2.9 Conclusion .......................................................................................................................................... 48

Chapitre 3 : Commande en Courant par hystrsis

Du Correcteur du Facteur de puissance

3.1 Introduction ........................................................................................................................................ 50

3.2 Contrle par hystrsis des courants prlevs ............................................................................... 50

3.3 Structure du contrle en courant par hystrsis ............................................................................. 51

3.4 Boucle de rgulation de la tension de bus continu ........................................................................ 52

3.5 Boucle de rgulation du courant dentre ...................................................................................... 53

3.6 Contrle en courant par hystrsis conventionnelle ..................................................................... 53

3.6.1 Contrle bande dhystrsis fixe ............................................................................................ 53

3.6.2 Contrle bande dhystrsis sinusoidale .............................................................................. 54

3.7 Analyse des caractristiques de la commande ............................................................................... 54

3.8 Contrle en courant par hystrsis frquence de commutation constante .............................. 56

3.9 Rsultats de simulation et exprimentaux ...................................................................................... 57

3.9.1 Hystrsis bande fixe ............................................................................................................... 57

3.9.2 Hystrsis bande sinusoidale ................................................................................................. 58

3.9.3 Hystrsis bande variable ...................................................................................................... 60

3.10 Conclusion........................................................................................................................................ 62

Table des Matires

iii

Chapitre 4 : Commande par Logique Floue du

Correcteur du Facteur de Puissance

4.1 Introduction .........................................................................................................................................64

4.2 Logique floue et contrleur flou ......................................................................................................65

4.2.1 Concepts fondamentaux de la logique floue ...............................................................................66

4.2.1.1 Variables linguistiques et les ensembles flous ..................................................................66

4.2.1.2 Fonctions dappartenance ....................................................................................................68

4.2.1.3 Oprateurs sur les sous-ensembles flous ............................................................................69

4.2.2 Raisonnement en logique floue .................................................................................................71

4.2.3 Infrences floues ..........................................................................................................................73

4.2.4 Structure dun systme de commande floue ............................................................................74

4.3 Synthse du contrleur flou du bus continu ...................................................................................77

4.3.1 Structure du contrleur flou propos ........................................................................................79

4.3.2 Mise en uvre pratique du contrleur flou ..............................................................................82

4.4 Rsultats de simulation et exprimentaux.......................................................................................83

4.4.1 Rponse une rfrence constante de la tension du bus continu ..........................................83

4.4.2 Variation de la rfrence de V*o ................................................................................................84

4.4.3 Variation de la charge .................................................................................................................85

4.5 Conclusion .........................................................................................................................................85

Chapitre 5 : Commande par mode glissant du

Correcteur du Facteur de Puissance

5.1 Introduction .........................................................................................................................................88

5.2 Commande par modes glissants : concepts de base ......................................................................88

5.2.1 Synthse de la surface de glissement ........................................................................................90

5.2.2 Synthse de la loi de commande ................................................................................................91

5.3 Formalisation mathmatique et commande quivalentel ..............................................................93

5.3.1 Commande nominale ..................................................................................................................94

5.3.2 Commande quvalente ................................................................................................................95

5.4 Le phnomne de Chattering ............................................................................................................96

5.4.1 Remplacement de la foncyion sign par une fonction continue ..............................................97

5.4.1.1 La fonction saturation ...........................................................................................................98

5.4.1.2 La fonction sign+saturation .................................................................................................98

Table des Matires

iv

5.4.1.3 La loi dinterpolation de puissance .................................................................................... 99

5.4.1.4 La fonction pseudo-sign ...................................................................................................... 99

5.4.1.5 La fonction arc tangente ...................................................................................................... 99

5.4.1.5 La fonction tangente hyperbolique .................................................................................. 100

5.5 Application correcteur de facteur de puissance boost ................................................................ 100

5.6 Rsultats de simulation et exprimentaux .................................................................................... 104

5.6.1 Rponse une rfrence constante de la tension de sortie .................................................. 104

5.6.2 Variation de la rfrence de V*o .............................................................................................. 106

5.6.3 Variation de la charge .............................................................................................................. 108

5.7 Etude comparative ........................................................................................................................... 109

5.8 Conclusion ....................................................................................................................................... 110

Conclusion Gnrale ...................................................................................................................... 111

Rfrences Bibliographiques

Listes des Symboles et Acronymes

Symboles : ea, eb, ec va, vb, vc ia, ib, ic vo, io vL vs vH Vsm vin

( )v k iref iL

io IrefDC IrefAC fsw Tsw fcv fci L C R x I1, Ih V1, Vh 1, h W S P q P*, q*

P, q i Zcc1, Zcch I FA A(x)

Tensions simples du rseau Tensions simples lentre du pont redresseur Courants dbits par le rseau Tension et courant du bus continu Tension aux bornes de linductance de couplage Tension de la source Tension aux bornes de linterrupteur Amplitude de la tension de la source Tension redresse Valeur moyenne de v Courant de rfrence Courant dentre Courant de charge Amplitude de la composante continue du courant de rfrence Amplitude de la composante alternative du courant de rfrence Frquence de commutation Priode de commutation Frquence de coupure de la boucle de tension Frquence de coupure de la boucle de courant Inductance de couplage Capacit du condensateur du bus continu Rsistance de la charge Variable dtat Largeur de la bande dhystrsis Valeur efficace du courant fondamental et du courant harmonique de rang h Valeur efficace de la tension fondamentale et de lharmonique de rang h Dphasage du courant fondamental et du courant harmonique de rang h Energie lectrique Puissance apparente Puissance active Puissance ractive Rfrence de la puissance active et ractive Variation de la puissance active et ractive Position du vecteur de tension dans le repre stationnaire Secteur numro i Pulsation fondamentale du rseau Impdance de court-circuit la frquence fondamentale et du rang h Largeur de la bande hystrsis Fonction dappartenance du sous-ensemble flou A Complment du sous-ensemble flou A Degr dappartenance de x au sous-ensemble A

Listes des Symboles et Acronymes

min(A(x), B(x)) max(A(x), B(x)) hgt(A) supp(A) noy(A) -cut(A) u s Ts T S(vo) uq uatt

Minimum des deux degrs dappartenance Maximum des deux degrs dappartenance Hauteur du sous-ensemble flou A Support du sous-ensemble flou A Noyau du sous-ensemble flou A Coupe de niveau du sous-ensemble flou A Sortie du contrleur flou Ecart de rglage Variation de lcart de rglage Frquence dchantillonnage Priode dchantillonnage Largeur du crneau centr pour le redresseur monophas Surface de glissement Commande quivalente Commande attractive

Acronymes : MLI PWM HCC VSC AC/DC FACTS SVC STATCOM TCSC UPFC PFC THD SVM FP HVDC MT BT FAP FAS UPS UPF PLL PI SMC FBH SBH VBH

Modulation de Largeur dImpulsion Pulse Width Modulation Hysteresis Current Control Voltage Source Converter Conversion alternative continue Flexible Alternating Current Transmission Systems Static Var Compensator Static Synchronous Compensator Thyristor Controlled Series Capacitor Unified Power Flow Controller Power Factor Correction Total Harmonic Distortion Space-Vector Modulation Facteur de Puissance High Voltage Direct Current Moyenne Tension Basse Tension Filtre Actif Parallle Filtre Actif Srie Uninterruptible Power Supply Unit Power Factor Phase Locked Loop Regulateur Proportionnel intgral Sliding Mode Controller Fixed band Hysteresis Sinudoidal band Hysteresis Variable band Hysteresis

Introduction Gnrale

1

Introduction Gnrale :

La qualit de lnergie est un concept assez large qui recouvre la fois la qualit de la

fourniture lectrique, celle de londe de tension et la qualit des courants. Lamlioration de la qualit

de lnergie sur les rseaux de distribution lectrique, devient de nos jours, un enjeu important tant

pour les gestionnaires des rseaux que pour les exploitants de lnergie lectrique. En exploitation

normale, la qualit de llectricit se rduit principalement la qualit de londe de tension dlivre.

Lorsque cette tension est prsente, les principaux phnomnes pouvant laffecter sont : les creux de

tension de courtes ou longues dures, le flicker, la surtension, le dsquilibre ou les harmoniques. En

revanche, la qualit des courants reflte la possibilit des charges fonctionner sans perturber ni

rduire lefficacit du systme de puissance. Habituellement, la qualit de londe de tension fait

rfrence la mesure du degr de conformit dune source dalimentation lectrique par rapport un

certain nombre de critres ou de normes caractre quantitatif et absolu. Les principaux paramtres

caractrisant une tension triphase sont la frquence, lamplitude, la forme donde qui doit tre

sinusodale et la symtrie du systme caractrise par lgalit des modules des trois tensions et de

leurs dphasages relatifs. Tout phnomne physique affectant un ou plusieurs de ces paramtres est

considr comme perturbation.

La prsence des harmoniques dans le rseau lectrique, appele galement pollution

harmonique, est lun des phnomnes importants entranant la dgradation de la qualit de lnergie,

plus particulirement la dformation ou la distorsion de londe de tension. Cette distorsion rsulte de

la superposition, sur londe de tension fondamentale, dondes galement sinusodales mais de

frquences multiples de celle du fondamental. Nous pouvons galement observer des sous-

harmoniques ou des inter-harmoniques des frquences non multiples de la frquence fondamentale.

Ce phnomne est souvent la cause dune mauvaise exploitation de lnergie lectrique et risque

dendommager les appareils lectriques connects aux rseaux. Les consquences nfastes les plus

connues de la pollution harmonique se rsument dans la destruction de condensateurs, le

dclenchement intempestif de protections lectriques, les phnomnes de rsonance avec les

lments composants le rseau, lchauffement du conducteur de neutre des transformateurs ainsi que

lusure qui est due lchauffement des quipements soumis aux harmoniques.

Grce aux performances accrues des convertisseurs statiques, de nouveaux champs

dapplication se sont ouverts. Certains dentre eux sont trs exigeants en termes de performances

dynamiques. Nous pouvons citer comme exemples la dpollution de rseaux lectriques,

lalimentation de machines courant alternatif pour des applications particulires, lamplification de

puissance (audio). Pour de telles applications, il faudrait un convertisseur idal, qui gnrerait une

Introduction Gnrale

2

tension (ou un courant) de sortie rigoureusement identique un signal de rfrence, un facteur de

proportionnalit prs, y compris lorsque ce signal varie rapidement. Le transfert dnergie entre la

source et le rcepteur serait alors idalement contrl, la plage de fonctionnement serait la plus large

possible sans entraner lapparition de phnomnes subharmoniques ou chaotiques. Pour cela, il

faudrait tre en mesure dabord didentifier, grce une modlisation adquate, ces phnomnes

indsirables. Ensuite, il est ncessaire doptimiser la stratgie de commande, de manire assurer

une poursuite du signal de rfrence la meilleure possible, pour un convertisseur donn, commutant

une frquence impose par des limitations technologiques.

De plus, la pollution harmonique du rseau de distribution de lnergie lectrique constitue

actuellement un problme majeur surtout en industrie. La prsence de ce phnomne gnant est due

principalement aux charges non linaires. En effet, les charges non linaires dans les secteurs

industriels et domestiques, crant des courants non sinusodaux et/ou dphass par rapport la

tension, engendrent des pollutions harmoniques, une augmentation de la valeur du courant efficace,

une acclration du vieillissement de certains matriels. Ces charges non linaires ou polluantes, sont

principalement les convertisseurs statiques dlectronique de puissance tels que les redresseurs

diodes ou thyristors, les gradateurs, le matriel informatique via leur alimentation, les lampes

fluorescentes,..etc.

Dautre part, lutilisation croissante dans le secteur industriel de systmes aliments

lectroniquement et pilotables, motive par lamlioration de leurs performances, a conduit une

prolifration de convertisseurs statiques. Aujourdhui, le nombre de ces dispositifs raccords aux

rseaux lectriques est en constante progression. Le fonctionnement en rgime de commutation des

composants semi-conducteurs constituant ces convertisseurs est la raison pour laquelle leur

comportement vis--vis de la source dalimentation est non linaire. En effet, ils prlvent des

courants non sinusodaux et pour la plupart consomment de la puissance ractive ce qui pose de

srieux problmes aux rseaux lectriques. Les convertisseurs statiques sont devenus alors les

sources dharmoniques les plus importantes sur le rseau. Le redresseur non contrl diodes et

contrl thyristors reprsente le convertisseur statique le plus polluant et trs rpandu aussi bien

dans lindustrie que dans lappareillage domestique [1], [2], [3], [4], [98], [103]. Il peut introduire

sous certaines conditions dopration un taux de distorsion harmonique (THDi) de courant suprieur

30%. Pour cette raison, certaines normes internationales adaptes rcemment, telles quIEEE

Standard 519, CEI 61000 et EN 50160, imposent des limites aux THD des courants et tensions au

sein du rseau dalimentation (5% pour les courants et 3% pour les tensions).

Devant cet tat de fait, et afin de limiter le taux de perturbation harmonique provoque par

les systmes dlectronique de puissance connects au rseau, il est apparat ncessaire de dvelopper

des dispositifs curatifs tel que le filtrage actif dune part et dautre part de concevoir des actions

prventives comme les convertisseurs non polluants, dots dun dispositif de commande rendant le

Introduction Gnrale

3

courant prlev sur le rseau le plus sinusodal possible. Dans ce contexte et depuis une dizaine

dannes, des convertisseurs statiques non polluants facteur de puissance lev ont commenc

apparatre sur le march concernant surtout la conversion AC/DC. En effet, des changements ont t

apports sur les ponts redresseurs conventionnels modifiant leur structure ou leur systme de

commande afin de rduire leur injection de courants harmoniques dans le rseau. Ces nouveaux

convertisseurs AC/DC se distinguent par leur structure et par la manire de grer les courants

absorbs. Ils peuvent tre diviss en trois classes : redresseur diodes avec correcteur de facteur de

puissance (PFC), redresseur injection de courant et redresseur MLI de tension ou de courant.

Parmi ces structures les plus rpandues et les plus attractives se trouvent le redresseur de tension

MLI. Il est caractris par un comportement quasi rsistif vis--vis du rseau dalimentation.

Concernant la commande des convertisseurs statiques, plusieurs approches ont t

dveloppes dans la littrature [66-69]. Avec le bon dimensionnement des lments du convertisseur,

la commande par rtroaction a t largement adopte dans lindustrie pour sa simplicit et son faible

cot [103]. Nanmoins, linconvnient majeur de ce type de contrleurs est lapparition de certains

phnomnes non linaires qui rendent lanalyse du comportement du systme complexe et altrent

les performances de rgulation. Pour rsoudre ce problme, dautres lois de commandes peuvent tre

utilises pour avoir de meilleures performances, comme le PID [107], le mode glissant [99], ou

dautres techniques bases sur la fonction de Lyapunov ou sur le principe de la passivit. Cependant,

ces stratgies de commande ncessitent la connaissance complte ou partielle du modle et ne

permettent de maintenir les performances de rgulation que dans le cas de petites variations des

valeurs nominales des lments du systme. Dans le cas de grandes variations, la commande par

logique floue peut tre une alternative. Lexploitation des connaissances linguistiques, manant de

lexpert humain, dcrivant le comportement du systme ou la stratgie de commande lui permet

dassurer de meilleures performances et daccorder de la flexibilit lors de la conception [95].

Les diffrents dveloppements thoriques et les rsultats obtenus durant ce travail de thse

sont organiss en cinq chapitres :

Le premier chapitre dbute avec les notions sur la qualit de lnergie lectrique et les

diffrentes perturbations pouvant laffecter. La problmatique des harmoniques, leur origine, leur

caractrisation et leurs consquences nfastes sur le rseau et sur les rcepteurs, est ensuite

prsente. La perturbation harmonique produite par les redresseurs diodes et les normes et

rglementations, en termes de pollution harmonique, en vigueur sont galement exposes dans ce

chapitre. Il se termine par les diffrentes solutions, traditionnelles et modernes, de dpollution

harmonique.

Le second chapitre propose un bref rappel sur le correcteur de facteur de puissance. Ensuite,

une tude thorique dtaille est dveloppe propos de la structure et du principe de

Introduction Gnrale

4

fonctionnement, des diffrents modes dopration, de la modlisation et du choix des lments

passifs associs au redresseur. Aprs avoir voqu ltat de lart de la commande, nous traitons le

contrle des courants absorbs par le redresseur par le biais des rgulateurs PI. Nous proposons

galement dans ce cadre le rglage de la tension du bus continu grce un contrleur classique PI. A

cet effet, la structure du contrleur est dcrite, simule et implmente en temps rel sur le prototype

exprimental. Nous clturons ce chapitre par une description du banc dessai pratique et avec des

rsultats exprimentaux.

Dans le chapitre trois, nous prsentons le contrle du courant absorb par contrleur

hystrsis. Dans ce contexte, notre contribution porte sur llaboration dune loi de commande plus

performante, dont lobjet est de maintenir la frquence de commutation de linterrupteur une valeur

constante. Dautres structures de la commande par hystrsis sont galement abordes dans ce

chapitre.

Nous nous intressons dans le quatrime chapitre au rglage de la tension de bus continu par

un contrleur flou. A cet effet, une structure du contrleur flou est dcrite, simule et implmente en

temps rel sur le prototype exprimental.

Le dernier chapitre de ce mmoire est consacr au control du PFC par modes glissants. Il

prsente les deux composants de base d'une telle commande: la surface de glissement et la loi de

commande forant le systme l'atteindre en temps fini et y rester. Par la mme occasion, les

mthodes de synthse classiques sont abordes. Les rsultats obtenus en simulation et en pratique

sont exposs. Le chapitre est cltur par une tude comparative entre les techniques appliques.

Une conclusion gnrale de ce travail ainsi que des perspectives clturent ce mmoire.

Chapitre 1

La Pollution Harmonique due aux Convertisseurs

Statiques

Chapitre 1:

6

1.1 Introduction

Le dveloppement croissant des applications de llectronique de puissance conduit, dans certains

secteurs industriels, une prolifration de convertisseurs statiques. Aujourdhui, le nombre de ces

dispositifs raccords aux rseaux lectriques est en constante progression. Ces convertisseurs statiques

apportent une plus grande souplesse et des conomies dnergie par rapport aux solutions antrieures. Ils

sont principalement destins la conversion et au traitement de lnergie lectrique entre une source

(rseau lectrique, gnrateurs synchrone ou asynchrone, batterie, renouvelable, ) et une charge (charge

passive, machines alternatives, rseau de bord, ). Le traitement consiste en une modification des

caractristiques lectriques lies la forme donde de la source dnergie lectrique, dans lobjectif de

ladapter aux spcifications de la charge. En tenant compte des niveaux de puissance traits, cette

modification doit tre ralise avec le meilleur rendement possible [1].

Un convertisseur statique est constitu dun ensemble dlments passifs ractifs qui ne consomment

pas de puissance active (inductances, condensateurs), utiliss comme moyens de filtrage ou de stockage

intermdiaire dnergie, et de composants semi-conducteurs utiliss comme interrupteurs de puissance

pour grer le transfert dnergie. Le fonctionnement en rgime de commutation de ces interrupteurs est la

raison pour laquelle les convertisseurs statiques se comportent vis--vis de la source dalimentation

comme des charges non linaires. Mme si la topologie du convertisseur est gnralement invariable,

louverture et la fermeture des interrupteurs provoquent un comportement impdance variable par

rapport la source dalimentation. Ainsi, les convertisseurs statiques absorbent des courants non

sinusodaux et pour la plupart consomment de la puissance ractive ce qui pose de nombreux problmes

aux rseaux lectriques [1].

Partant de ce fonctionnement en commutation, on peut identifier deux sortes de perturbations

provoques par les convertisseurs statiques :

la premire catgorie comprend les missions dondes lectromagntiques. Lamplitude du phnomne est directement lie au mode de commutation des interrupteurs, au cblage, et la qualit

de blindage ;

la seconde catgorie comprend les perturbations lectriques (en courant et en tension) conduites par les lignes dalimentation dont lorigine se trouve dans le comportement non linaire de ces

dispositifs. Elles peuvent tre classes, suivant la frquence, en deux familles :

- perturbations conduites haute frquence (suprieure 2 kHz) qui peuvent tre attnues par les lignes de distribution ;

- perturbations conduites basse frquence (infrieure 2 kHz) dont les diffrentes techniques de contrle tentent de les minimiser.

Lobjet de ce premier chapitre est danalyser, dans un premier temps, linfluence des perturbations et

des courants harmoniques dans le rseau lectrique surtout celles produites par les redresseurs classiques

commutation naturelle. Nous prsentons galement dans cette partie les normes et les rglementations

La Pollution Harmonique due aux Convertisseurs Statiques :

7

adoptes dans ce domaine. Dans un second temps, nous tudierons les diffrentes solutions traditionnelles

et avances permettant lattnuation des effets les plus nfastes [2].

1.2 Qualit de lnergie lectrique La qualit de lnergie est une notion assez large qui recouvre la fois la qualit de la fourniture

lectrique, la qualit de londe de tension et la qualit des courants. Lorsque la tension est prsente, les

principaux phnomnes pouvant laffecter sont dune part les variations lentes : creux de tension,

surtensions, coupures, dsquilibres et dautre part des variations rapides : surtensions transitoires, flicker

ainsi que les harmoniques. La qualit des courants reflte par contre la possibilit des charges

fonctionner sans perturber ni rduire lefficacit du systme de puissance. Cest pourquoi certains

considrent que la qualit de llectricit se rduit la qualit de la tension [4].

La qualit de lalimentation lectrique ou qualit de londe fait rfrence la mesure du degr de

conformit dune source dalimentation lectrique par rapport un certain nombre de critres ou de

normes caractre quantitatif et absolu. Lnergie lectrique est dlivre sous forme dun systme

triphas de tensions sinusodales. Les paramtres caractristiques de ce systme sont les suivants :

la frquence,

lamplitude,

la forme donde qui doit tre sinusodale,

la symtrie du systme triphas, caractrise par lgalit des modules des trois tensions et de leurs dphasages relatifs.

Tout phnomne physique affectant une ou plusieurs de ces caractristiques peut tre considr

comme perturbation. En pratique, ces perturbations sont classes selon la dure du phnomne. Ainsi, il

est possible de distinguer :

- les altrations de londe de tension (harmoniques, dsquilibre, flicker). Ces phnomnes sont permanents ou durent au minimum plusieurs minutes,

- les creux de tension et coupures brves dune dure de lordre dune quelques secondes, - les surtensions transitoires, de dure infrieure une priode [5].

Dans ce qui suit nous nous restreindrons la prsentation des perturbations provoques par les

harmoniques ainsi que leurs consquences nfastes sur le rseau lectrique.

1.3 Problmatique des harmoniques La problmatique des harmoniques dans le rseau lectrique, galement appele pollution harmonique,

nest pas un phnomne nouveau. Nanmoins, du fait que de plus en plus de charges non linaires se

connectent au rseau, la problmatique des harmoniques est devenue trs rpandue. Les charges non

linaires provoquent une distorsion des courants et donc des tensions, ce qui peut entraner un mauvais

fonctionnement des dispositifs raccords au rseau. Do, lintrt dliminer ou de minimiser ces

harmoniques [3].

Chapitre 1:

8

Un rcepteur dnergie est considr par le rseau lectrique comme une charge perturbatrice sil

absorbe des courants non sinusodaux ou des courants dsquilibrs ou sil consomme de la puissance

ractive. Les deux premiers types de perturbations peuvent dformer ou dsquilibrer les tensions du

rseau lorsque limpdance de celui-ci nest pas ngligeable. Le troisime rduit la capacit de production

ou de transmission de la puissance active des gnrateurs, des transformateurs et des lignes lectriques

[2].

Les harmoniques de courant, une fois injects par des charges non linaires, se propagent travers le

rseau lectrique en affectant la forme donde des tensions aux diffrents points du rseau. Cette

propagation nest limite que par les bifurcations (points de division des courants) et les impdances du

rseau qui dpendent gnralement de la frquence des courants harmoniques. La prsence des

harmoniques de courant se rvle essentiellement travers leurs effets sur la tension du rseau [3].

1.4 Origine des harmoniques Les harmoniques sont des perturbations permanentes affectant la forme donde de la tension du rseau.

Ces perturbations rsultent de la superposition, sur londe fondamentale, dondes galement sinusodales

mais de frquences multiples de celle du fondamental [5]. En gnral, les harmoniques pairs sont

ngligeables et seuls les harmoniques impairs existent [4]. Nous pouvons galement observer des sous-

harmoniques ou des inter-harmoniques des frquences non multiples de la frquence fondamentale. La

figure 1.1 illustre un exemple de forme donde dune tension distordue contenant, en plus du terme

fondamental de frquence 50Hz, trois harmoniques de rang impair 5, 7 et 11.

Figure 1.1 Synthse dune tension distordue partir des harmoniques.

La cause principale de lexistence des harmoniques de tension, comme on le montrera ultrieurement,

est linjection dans le rseau des courants non sinusodaux par des charges non linaires. Il sagit alors de

sources gnratrices de courants harmoniques qui peuvent tre classes en deux types :

1.5 Sources harmoniques identifiables :

Les quipements dots de dispositifs base dlectronique de puissance, notamment les redresseurs et

les cycloconvertisseurs de puissances importantes, installs sur les rseaux haute et moyenne tension sont

typiquement des sources harmoniques identifiables. Avec ce type de charge non linaire, le distributeur

0.48 0.485 0.49 0.495 0.5

-120

-90

-60

-30

0

30

60

90

120

v(t)

v1(t)

v5(t) v7(t) v11t)

Temps[s]

La Pollution Harmonique due aux Convertisseurs Statiques :

9

dnergie est capable didentifier le point dinjection des harmoniques et de quantifier la perturbation

provoque. Dans ce cas, cest lutilisateur qui doit se procurer les moyens ncessaires afin de rduire cette

perturbation au-dessous du seuil exig par le distributeur de lnergie sous peine dtre pnalis [5].

1.6 Sources harmoniques non identifiables :

Ce type de gnrateur de courants harmoniques est principalement reprsent par les appareils utiliss

dans les domaines lectrodomestiques ou tertiaires tels que les tlviseurs et les micro-ordinateurs. Vue

leur trs large diffusion, ces quipements comportant souvent un redresseur monophas diodes avec un

condensateur de lissage, prlvent des courants harmoniques non ngligeables. Dans ce cas, il est de la

responsabilit du distributeur de lnergie lectrique dempcher la propagation de la perturbation

harmonique sur le rseau puisque individuellement chaque utilisateur gnre un faible taux dharmonique

[5]. A titre dexemple, la figure 1.2 ci-dessous montre lallure du courant absorb par un ordinateur. Il est

de forme impulsionnelle et riche en harmoniques et possde un taux de distorsion inadmissible.

Figure 1.2 Forme donde du courant absorb par un ordinateur et spectre associ.

1.7 Caractrisation des harmoniques

La perturbation harmonique est gnralement caractrise par le taux de distorsion harmonique (THD)

dfini pour la tension ou le courant. Ce critre est le plus souvent employ pour quantifier le contenu

harmonique dun signal distordu. Il mesure galement le degr de dformation du signal apport par les

harmoniques par rapport une onde sinusodale. Il va de soi que la rpartition spectrale complte

gnralement linformation sur le THD en indiquant le rang des harmoniques dominants. Pour chiffrer la

consommation de puissance ractive le facteur de puissance (FP) est gnralement utilis [2].

Le courant absorb par une charge non linaire (convertisseur statique) nest pas sinusodal, mais sa

valeur moyenne sur chaque phase est souvent nulle. Dans ce cas, la dcomposition en srie de Fourier du

courant donne :

1 12

( ) 2 sin( ) 2 sin( )h hh

i t I t I h t

=

= + + + (1.1)

Avec : I1, Ih : valeur efficace du courant fondamental et du courant harmonique de rang h,

1, h: dphasage du courant fondamental et du courant harmonique de rang h,

: pulsation fondamentale du rseau.

Chapitre 1:

10

Le taux de distorsion harmonique de ce courant sexprime sous la forme suivante :

2

22 1

hi

h

ITHDI

=

= (1.2)

Pour tudier la dformation de la tension du rseau provoque par le prlvent de courants distordus,

nous reprsentons la source dnergie par une f..m. (es) la frquence fondamentale mise en srie avec

une impdance variable avec la frquence comme le montre la figure 1.3.

(a) : pour la frquence fondamentale (b) : pour lharmonique de rang h

Figure 1.3 Schmas quivalents pour caractriser la dformation de la tension au point de raccordement.

Sur ces schmas, les impdances reprsentent :

Zcc1 : impdance de court-circuit de la source la frquence fondamentale,

Zcch : impdance de court-circuit de la source la frquence du rang h.

La tension au point de raccordement, v(t), est compose de la somme ci-dessous :

12

( ) ( ) ( )n

hh

v t v t v t=

= + (1.3)

Avec :

1 1 1 1 1

1

( ) ( ) . 2 sin( )

( ) . 2 sin( )cc cc

h cch h cch

v t e t Z I t

v t Z I h t

= + +

= + +

(1.4)

O :

1 ,cc cchZ Z reprsente le module de Zcc1 et Zcch respectivement.

1,cc cch reprsente largument de Zcc1 et Zcch respectivement.

De lquation (1.3), on constate que la tension du rseau nest plus sinusodale et est dforme par les

courants harmoniques par lintermdiaire de limpdance de court-circuit. Pour la rendre sinusodale deux

solutions sont possibles : modification de limpdance du rseau ou annuler les harmoniques de courant

[2].

Le taux de distorsion harmonique en tension est un paramtre qui sert valuer la dformation de la

tension et sexprime sous la forme suivante :

2

22 1

hv

h

vTHDv

=

= (1.5)

Il est possible aussi de caractriser les harmoniques par leur participation dans la puissance apparente.

Nous utilisons alors la notion de puissance dformante "D". Dans le cas dun rseau quilibr m phases,

es v1 Zcc1

vh Zcch ih

i1

La Pollution Harmonique due aux Convertisseurs Statiques :

11

la puissance apparente S, la puissance active P et la puissance ractive q sont donnes par les relations

suivantes :

2 2

1 1. . .

n n

h h eff effh h

S m V I mV I= =

= = (1.6)

1cos( )

n

h h hh

P m V I =

= (1.7)

1sin( )

n

h h hh

q m V I =

= (1.8)

A son tour la puissance dformante caractrisant la contribution des harmoniques est dfinie par la

formule suivante :

21

2

n

hh

D mV I=

= (1.9)

Finalement, le facteur de puissance sexprime comme suit :

1

2 2

1 1

cos( )

.

n

h h hh

n n

h hh h

V IPFPS

V I

=

= =

= =

(1.10)

On constate que le facteur de puissance est dgrad par la prsence des harmoniques.

Dans le cas dun systme triphas alimentant une charge non linaire quilibre (cas du redresseur

diodes), les fondamentaux des courants absorbs composent un systme direct (cest--dire de mme

squence que les tensions du rseau), les harmoniques multiples de 3 composent un systme homopolaire

(ils sont en phase), lharmonique 5 est un systme inverse (la squence des phases est inverse par rapport

celle du rseau), lharmonique 7 un systme direct,.etc.

1.7.1 Consquences nfastes des harmoniques

Les courants et les tensions harmoniques ont des effets nfastes sur le fonctionnement, la rentabilit et

la dure de vie des quipements lectriques. Bien que les susceptibilits des diffrents quipements et

appareils lectriques, raccords un rseau pollu, soient trs diversifis, on distingue deux sortes deffets

possibles :

les effets quasi-instantans : concernent certains types dappareillage, tels que llectronique de puissance, calculateurs, relais, systmes de contrle et rgulation,etc. La prsence des harmoniques sur

le rseau provoque le dplacement du passage par zro et des modifications de la valeur crte de londe ;

les effets terme : se rapportent essentiellement aux machines tournantes, aux transformateurs et aux condensateurs, ce qui se manifeste par des chauffements supplmentaires et laugmentation du

niveau sonore. Il en dcoule la destruction de matriel ou plus frquemment une diminution de leur dure

de vie par surcharge thermique.

Chapitre 1:

12

La liste suivante donne une ide de limpact des harmoniques sur certains quipements usage

frquent qui font partie intgrante du rseau lectrique, tels que les :

alternateurs : pertes supplmentaires dans les enroulements statoriques et dans les amortisseurs lies laugmentation de la valeur efficace du courant absorb. Ces pertes provoquent un chauffement

supplmentaire et rduisent galement le rendement de ces machines ;

cbles lectriques : pertes Joule supplmentaires, surtout dans les cbles de retour du neutre o circulent les courants harmoniques homopolaires et corrosion des cbles en aluminium sous leffet de la

circulation de courants harmoniques pairs associs une composante continue [2]. La prsence des

harmoniques dans le rseau diminue aussi la capacit de transport en puissance active des lignes ;

transformateurs : ils sont les constituants les plus directement affects par les courants harmoniques. Ces derniers produisent des pertes additionnelles dans les enroulements. Ces pertes ne sont

pas seulement dues leffet Joule pelliculaire, mais aussi des courants induits dans les bobinages, le

noyau et les pices mtalliques par les composantes hautes frquences des champs de fuite [6] ;

moteurs courant alternatif : la dformation de la forme donde de la tension du rseau, due linteraction entre les courants harmoniques et limpdance quivalente du rseau, influe sur le

fonctionnement des machines lectriques courant alternatif en gnral et sur celui des moteurs

asynchrones en particulier (pertes supplmentaires dans le fer et les enroulements et pulsation du couple)

[5] ;

condensateurs : ils sont aussi trs affects par les courants harmoniques. Les condensateurs branchs en parallle sur les rseaux pour la compensation de la puissance ractive (correction du facteur

de puissance) ont des impdances dautant plus faibles que la frquence est leve. Les courants

harmoniques se superposent au courant fondamental et causent des pertes supplmentaires qui peuvent

excder la capacit thermique des condensateurs et rduire considrablement leur dure de vie. De plus,

des phnomnes de rsonance peuvent subvenir et soumettre les condensateurs des surtensions,

lesquelles sont susceptibles de les dgrader, voire de perforer leur isolation [4] ;

quipements base dlectronique de puissance : dysfonctionnement li la dformation de la tension qui peut crer des faux passages par zro (perte de synchronisation) ;

ordinateurs : troubles fonctionnels lis la distorsion de la tension du rseau ; rseaux de tlcommunication : gnration de bruits importants lis au couplage

lectromagntique entre les lignes de puissance et les circuits de communication. Dans des cas

particuliers, surtout lors de rsonances, une partie des rseaux de tlcommunication peut tre rendue

inutilisable [2].

1.8 Perturbations produites par les redresseurs commutation naturelle

Avant lapparition des convertisseurs statiques de llectronique de puissance, les courants de

magntisation des transformateurs, des machines lectriques et des ballasts constituaient lessentiel des

charges non linaires prsentes sur le rseau lectrique. Mais aujourdhui, avec le dveloppement de

La Pollution Harmonique due aux Convertisseurs Statiques :

13

llectronique de puissance, les convertisseurs statiques deviennent les sources dharmoniques les plus

rpandues sur le rseau [4]. Les redresseurs non contrls diodes et contrls thyristors, fonctionnant

en commutation naturelle, reprsentent la charge non linaire la plus usite. Ces convertisseurs sont

prsents dans de nombreux quipements industriels et domestiques ainsi que dans les dispositifs de

conversion de lnergie lectrique. Nous citons ci-dessous les applications les plus courantes :

- variateurs de vitesse pour moteurs alternatifs et courant continu ; - circuit dexcitation des alternateurs ; - chargeurs de batterie ; - liaison courant continu (HVDC) ; - alimentation des systmes informatiques et audio visuels ; - dispositifs dclairage de nouvelle gnration. Nous distinguons deux structures de redresseurs :

1. ponts de diodes : constitue ltage de conversion dnergie AC/DC (alimentation du bus continu des onduleurs pour les variateurs de vitesse des machines courant alternatif par exemple) ;

2. ponts de thyristors : mme rle que le pont diodes avec la possibilit de contrler le niveau de tension continue en sortie et lajout de la rversibilit du flux dnergie.

La figure 1.4 reprsente le montage du pont redresseur triphas diodes. Celui du pont thyristors est

obtenu par substitution des diodes par des thyristors. Une inductance de couplage est souvent place

lentre du redresseur pour limiter les courants de courts-circuits entre phases pendant les commutations

des semi-conducteurs dus aux phnomnes dempitement.

Avec : ea, eb, ec : tensions du rseau, ia, ib, ic : courants absorbs par le pont ;

vdc, Idc : tension et courant du bus continu ;

Ls, rs: inductance et rsistance de la ligne ;

C : capacit de sortie permettant de filtrer la tension continue de sortie.

Figure 1.4 Pont redresseur triphas diodes.

La figure 1.5.a illustre les formes dondes des courants non sinusodaux absorbs par le pont

redresseur triphas diodes, obtenues par simulation, avec insertion dune inductance de couplage

(L=19.5 mH). La figure 1.5.b reprsente le spectre associ o apparait la prdominance des harmoniques

de rang 5, 7, 11 et 13 et limportance de la distorsion harmonique en courant (THDi= 20.26%).

C

Cha

rge

~ ~ ~

ia

ib

ic

Ls rs ea

eb

ec

Idc

vdc

Chapitre 1:

14

Figure 1.5 Courants absorbs par le pont redresseur diodes et spectre associ.

Les rsultats exprimentaux sont illustrs sur les figures ci-aprs. Les courants de la figure 1.6

correspondent au fonctionnement sans inductance de couplage. La figure 1.7 reprsente les courants

obtenus lors de linsertion dune inductance de couplage (L=19.5 mH), ainsi que le spectre et le

diagramme vectoriel des fondamentaux des courants absorbs et des tensions du rseau. On constate que

les courants possdent un taux de distorsion lev (THDi=18.8%) et que leurs termes fondamentaux sont

dphass par rapport aux tensions dun angle de 23, ce qui signifie que le pont redresseur consomme de

la puissance ractive la frquence fondamentale.

Figure 1.6 Courants absorbs par le pont redresseur diodes connect directement au rseau.

0.46 0.465 0.47 0.475 0.48 0.485 0.49 0.495 0.5-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

ia ib ic

t[s]

(a)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

20

40

60

80

100

Harmonic order

Fundamental (50Hz) = 1.713 , THD= 20.26%

Mag

(% o

f Fun

dam

enta

l) h=1

h=5 h=7 h=11

(b)

ea

ia

ib

ic

La Pollution Harmonique due aux Convertisseurs Statiques :

15

Figure 1.7 Forme dondes des courants absorbs, spectre frquentiel et diagramme vectoriel pour le pont

redresseur diodes avec inductance de couplage.

1.9 Normes et rglementations

Afin de limiter linfluence dune charge polluante sur les autres charges connectes au rseau et en

mme temps viter la modification des caractristiques de ce dernier, les distributeurs dnergie lectrique

ont t amens mettre des recommandations. Ces recommandations concernent les exigences au point

de raccordement de lusager sur le rseau lectrique. Un exemple de ces recommandations (les plus

anciennes) stipule que chaque utilisateur pris sparment, doit, son point de raccordement, respecter les

limites de perturbations en tension suivantes [2] :

- harmoniques pairs : Vh/V1

Chapitre 1:

16

ainsi que les niveaux des perturbations habituellement rencontres. Le tableau 1.1 suivant prcise les

valeurs adoptes [7]. Tableau 1.1 : Limites de perturbations dfinies par EN 50160

Amplitude de la tension Pour chaque priode dune semaine 95% des valeurs efficaces moyennes sur 10 minutes doivent tre dans la plage Vn 10%

Variations rapides de la tension De 5% 10% de Vn ( 4 6% en moyenne tension)

Creux de tension Profondeur : entre 10% 99% de Vn Dure : entre 10 ms et 1 minute Nombre : quelques dizaines 1 millier par an

Coupures brves Dure : jusqu 3 minutes Nombre : quelques dizaines plusieurs centaines par an

Coupures longues Dure : suprieure 3 minutes Nombre : entre 10 et 50 par an

Frquence 50 Hz 1% pendant 95% dune semaine 50Hz + 4%, 6% pendant 100% dune semaine

Afin de concilier distributeurs et consommateurs, des normes ont t dictes. Le tableau 1.2 rsume les

principales normes concernant la qualit dnergie et la tension dans les systmes lectriques. Tableau 1.2 : Classification des normes concernant la qualit dnergie lectrique

Thmes Normes

Classification de la qualit dnergie CEI 61000-2-5 :1995 CEI 61000-2-1 :1990 IEEE 1159 :1995

Creux /Surtension/Interruption CEI 61009-2-1 :1990 IEEE 1159 :1995

Harmoniques

CEI 61000-2-1 :1990 CEI 61000-2-2 CEI 61000-3-2 CEI 61000-4-7 :1991 IEEE 519 :1992

Flicker de tension CEI 61000-4-15 :1997

Transitoires

CEI 61000-2-1 :1990 CEI 816 :1984 IEEE 1159 :1995 IEEE C62.41 :1991

Le tableau 1.3, repris de la norme CEI 61000-2-2, prsente les caractristiques et le niveau de

compatibilit pour les harmoniques au point de raccordement du client pour un rseau satisfaisant la

norme CEI 1000-2-4 [8]. Tableau 1.3 : Niveau de compatibilit pour les tensions harmoniques sur les rseaux basse tension

(Norme CEI 61000-2-2)

Rangs impairs non multiples de 3 Rangs impairs multiples de 3 Rangs pairs Rang Tension harm. (%) Rang Tension harm. (%) Rang Tension harm. (%)

5 7 11 13 17 19 23 25

>25

6 5

3.5 3 2

1.5 1.5 1.5

0.2+1.3*25/h

3 9

15 21

>21

5 1.5 0.3 0.2 0.2

2 4 6 8 10 12

>12

2 1

0.5 0.5 0.5 0.2 0.2

La Pollution Harmonique due aux Convertisseurs Statiques :

17

1.10 Solutions possibles pour rduire les harmoniques et damliorer la qualit de lnergie

Afin de diminuer les perturbations en tension ou en courant, il est possible dagir deux niveaux :

1. du ct de la source en filtrant la tension du rseau ou en amliorant le rseau de transport et celui de distribution ;

2. du ct du client en rendant le courant de ligne le plus sinusodal possible. Plusieurs solutions ont t envisages pour limiter la propagation des harmoniques et amliorer la

qualit et la gestion de lnergie lectrique. Elles peuvent tre classes en deux catgories, traditionnelles

et modernes ( base de llectronique de puissance).

1.10.1 Solutions traditionnelles de dpollution

Les moyens de dpollution traditionnels sont nombreux et se rsument dans les points suivants :

- inductance anti-harmonique de protection des condensateurs ; - inductance de lissage des courants ; - confinement des harmoniques ; - lutilisation de transformateurs couplage appropri permettant de limiter la circulation des

courants harmoniques [12, 13] ;

- augmentation de lindice de modulation ; - filtres passifs utilisant des lments ractifs en loccurrence des inductances et des condensateurs

[14].

Vue leur importance pratique, nous nous limiterons dans ce qui suit dtailler uniquement les filtres

passifs.

Filtrage passif Il sagit des premiers dispositifs utiliss pour llimination dharmoniques. Ils sont composs par des

lments passifs comme des inductances, des capacits et des rsistances. En gnral, les filtres

dharmoniques sont connects en parallle avec les charges injectant des courants harmoniques (les

redresseurs diodes ou thyristors, fours arcs lectrique, etc.). Lassociation dlments capacitifs et

inductifs en parallle avec la charge polluante permet dobtenir une rsonance srie accorde sur les rangs

harmoniques liminer. Diffrents types possibles de filtres passifs destins compenser les courants

harmoniques sont reprsents sur la figure 1.8 [9].

Chapitre 1:

18

Figure 1.8 Diffrents types de filtres harmoniques passifs.

Le filtre harmonique passe-bande illustr sur la figure 1.8 (a) est le plus simple et est largement

appliqu. Son avantage est limpdance presque nulle la frquence daccord, conduisant un filtre

presque parfait cette frquence. Un inconvnient est la possibilit doccasionner une rsonance avec

limpdance du rseau pour les frquences en dessous de sa frquence de coupure et en dautres termes

damplifier dautres composantes harmoniques [4].

La figure 1.8 (b) montre le filtre harmonique passe-haut qui peut tre un compromis entre filtrer une

frquence bien cible et attnuer les harmoniques des frquences suprieures. Ce filtre est gnralement

ajust aux 7me ou 11me rangs harmoniques.

Le filtre harmonique de type C, illustr sur la figure 1.8 (c), a des caractristiques similaires au filtre

harmonique passe-haut, avec lavantage que la rsistance ne consomme pas de puissance la frquence

fondamentale du rseau. Il est souvent employ dans les applications de four arc o il existe des inters

harmoniques [9, 10].

La figure 1.8 (d) illustre le filtre harmonique de type Pi qui est essentiellement compos de deux filtres

passe-bande avec une rsistance connecte au point mdian. Lintrt principal de ce filtre est sa bonne

caractristique de filtrage aux deux frquences de rsonance.

Le choix le plus commun pour le redresseur thyristors de haute puissance consiste utiliser une

combinaison de plusieurs filtres rgls sur une seule frquence (sur les harmoniques 5, 7, 11 et 13) et un

filtre passe-haut du deuxime ordre rgl autour de la frquence de lharmonique 17 comme illustr sur la

figure 1.9 [10, 15].

Figure 1.9 Combinaison de filtres passifs pour redresseur thyristors.

(a) Bandpass

or Notch

(b) Highpass

or First order

(c) C-type

(d) Pi-type

Or Bridge-type

La Pollution Harmonique due aux Convertisseurs Statiques :

19

La fonction de transfert de cette combinaison de filtres est donne ci-aprs :

2

5 7 13 17 1711

2 2 2 2 2

5 5 7 7 11 11 13 13 17 17 17

1 1 1 1 11

( ) 1 1 1 1 1 1

s s s s ssL L L R LLG s

s s s s s sC L C L C L C L R C L

+= + + + +

+ + + + + +

Malgr lefficacit, le pouvoir de corriger le facteur de puissance, la simplicit et le cot, cette

configuration de filtres passifs pose tout de mme certains problmes :

- le dimensionnement dpend du spectre harmonique de la charge et de limpdance de la source, cette dernire est dailleurs susceptible dengendrer des rsonances ;

- le filtre passif peut absorber les courants harmoniques dautres charges non linaires prsentent sur le mme rseau et entrainer dans cette hypothse une surcharge ;

- toute modification du rseau (restructurations, nouveaux clients, ), par changement de la frquence daccord, peut rendre le filtre passif inadapt et perturbateur (phnomne de rsonance) ;

- les filtres passifs sont encombrants et prsentent des risques de drive de la frquence au fur et mesure que les composants vieillissent.

Cette solution est donc dune efficacit moyenne, elle offre trs peu de flexibilit et quasiment aucune

volutivit [11]. Pour toutes ces limitations une attention particulire a t porte aux solutions bases sur

llectronique de puissance.

1.10.2 Solutions modernes base dlectronique de puissance

Les progrs remarquables raliss dune part dans le domaine des composants semi-conducteurs,

comme les IGBT, IGCT, GTO et MOSFET, ainsi que la matrise de leur mise en uvre et dautre part

lexistence de nouvelles mthodes de traitement analogique et numrique du signal, ont permis

lmergence de moyens modernes et efficaces pour faire face aux diffrentes perturbations (harmoniques,

puissance ractive, fluctuations, creux de tension) affectant les systmes lectriques [4]. Parmi ces

moyens modernes, nous pouvons citer :

les filtres actifs: parallles, sries, hybrides et combinaisons des structures ;

les alimentations sans interruption ;

les dispositifs FACTS ;

les convertisseurs prlvement sinusodal.

1.10.2.1 Filtres actifs

Les principes de base des filtres actifs (compensation active) pour les harmoniques perturbateurs ont

t proposs autour de la dcennie de 1970 [16-19]. Depuis, beaucoup de recherches ont t dveloppes

sur ces systmes et leurs applications pratiques [10], [20], [23].

Un filtre actif de puissance se compose dun onduleur command par modulation de largeur

dimpulsion (MLI/PWM), connect au rseau par lintermdiaire dun filtre passif, et dun bus continu. Ce

Chapitre 1:

20

convertisseur PWM constituant le filtre actif peut avoir deux structures diffrentes en fonction de

llment de stockage du bus continu. Le convertisseur de type tension (onduleur de tension) ou VSC

(Voltage Source Converter) utilise un condensateur pour stocker lnergie au niveau du bus DC et

imposer ainsi la nature source de tension lentre de londuleur. Le condensateur peut tre remplac par

une inductance, qui joue alors le rle dune source de courant continu. Dans ce cas, ce type de

convertisseur prend la dnomination donduleur de courant [5], [12], [21-22].

La structure utilisant londuleur de tension est prfre pour les facilits quelle apporte en termes de

circuits de commande et de fiabilit. En plus, cette structure reste relativement moins coteuse, les pertes

sont infrieures et elle peut tre utilise aisment dans des structures multiniveaux ou multicellulaires

[23]. Cette topologie est assimilable une source de courant au point de raccordement ; lorsquelle est

connecte en parallle elle limine directement les perturbations en courants harmoniques en injectant sur

le rseau des courants en opposition de phase et de mme amplitude par rapport aux perturbations

existantes. En plus, ce type de filtre actif est en mesure de compenser non seulement la pollution

harmonique en courant mais aussi la puissance ractive et les dsquilibres en tension et en courant.

Le filtre actif offre de nombreux avantages par rapport aux filtres passifs [3, 4] :

il sadapte automatiquement lvolution des charges et du rseau ;

il peut raliser une compensation globale ou slective des composantes harmoniques dans la limite de sa bande passante ;

il ny a aucun risque de surcharge lorsque le niveau de pollution harmonique compenser dpasse le dimensionnement du filtre actif. Le filtre fonctionne au maximum de ses capacits et tout risque de

destruction est cart ;

le risque de rsonance entre filtre actif et impdance du rseau est attnu (contrairement au filtrage passif) ;

la compensation simultane de la pollution harmonique et de la puissance ractive ou des dsquilibres sont envisageables ;

le volume physique du filtre est plus rduit.

Pourtant, ils possdent aussi quelques inconvnients :

leur cot lev a limit leur implantation dans lindustrie ;

labsence de rglementation spcifique nincite pas leur intgration ;

les pertes sont lgrement plus leves. En fonction de leur mode de connexion au rseau, les filtres actifs sont dissocis en deux familles : les

filtres actifs parallle et srie.

1. Filtre actif parallle-FAP Le filtre actif parallle, appel aussi compensateur shunt, prsent sur la figure 1.10 permet, avec une

commande approprie, de neutraliser les courants harmoniques des charges polluantes et de compenser

les dsquilibres et les courants ractifs.

La Pollution Harmonique due aux Convertisseurs Statiques :

21

Gnralement, une analyse pralable de la charge permet didentifier les perturbations et de les

compenser au niveau du rseau via le filtre actif parallle. Le courant rsultant ct rseau est de forme

sinusodale, voire en phase avec la tension au point de raccordement dans le cas dune compensation

dharmoniques et du fondamental ractif [7].

Figure 1.10 Topologie du filtre actif parallle de puissance.

2. Filtre actif srie-FAS Le filtre actif srie se comporte comme une source de tension qui soppose aux tensions perturbatrices

(creux, dsquilibre, harmoniques) venant de la source et galement celles provoques par la circulation

des courants perturbateurs travers limpdance de rseau. Il empche les courants harmoniques

consomms par la charge non linaire de remonter vers la source [28, 29]. Dans ce cas, il se comporte

comme une impdance leve aux frquences harmoniques et comme une impdance nulle la frquence

fondamentale. Ainsi, la tension aux bornes de la charge protger est purement sinusodale [24,25]. Les

perturbations de tension dans le systme sont attnues en injectant la diffrence entre la tension dsire

et la tension relle comme le montre la figure 1.11. Llment de stockage de lnergie dun filtre actif

srie est conu pour rpondre aux exigences de compensation les plus svres, notamment dans le cas de

creux de tension de longue dure [26, 27].

Figure 1.11 Topologie du filtre actif srie de puissance.

1.10.2.2 Filtres actifs hybrides

Les filtres actifs hybrides se scindent en deux grandes familles qui rsultent de combinaisons soit de

filtres actifs soit dassociations de filtres actifs et passifs. Dans le premier cas, cest lassociation des

~ Rch Cch Rseau Charge non linaire

is Lch

Cdc

Filtre actif parallle

if

Lf

0 0

0

ich

~ Rch Cch Rseau

Charge non linaire

is Lch

Cdc

Filtre actif srie

Lf

vf

Cf

Chapitre 1:

22

filtres actifs types, savoir parallle et srie. Ainsi, lobjectif vis est le non pollution dun rseau par une

charge perturbatrice et simultanment le bon fonctionnement dune charge ou dun rseau sensible dans

un environnement pollu. Le traitement seffectue donc deux niveaux par rapport un point considr ;

dpollution par un filtre actif parallle en aval et par un filtre actif srie en amont. La deuxime famille

combine la mise en uvre simultane de filtres passifs accords et actifs. Les filtres passifs liminent

gnralement les harmoniques en basses frquences et peuvent fournir aussi de lnergie ractive, cette

solution entraine une rduction du dimensionnement du filtre actif qui nest affect quau traitement des

autres perturbations. De plus, ces topologies amliorent lefficacit des filtres passifs. Les combinaisons

de ces structures hybrides sont nombreuses, nous pouvons citer les associations les plus usites :

1-mise en parallle dun filtre actif shunt et dun (de) filtre(s) passif(s) connect(s) en drivation avec la (les) charge(s) polluante(s) ;

2- filtre actif srie avec un (des) filtre(s) passif(s) en parallle(s) ;

3- filtres passifs rsonnants en srie avec un filtre actif (Fig. 1.11) qui constitue les configurations les plus rcentes [35].

Pour le cas numro 1, le plus souvent le filtre passif est form par deux filtres rgls aux frquences

des harmoniques 5 et 7 et un filtre passe-haut accord autour de la frquence de lharmonique 11. Le filtre

actif permet dans ce cas dviter des rsonances entre les lments passifs et le rseau [10]. Depuis 1990

[34], de nombreux travaux de recherches ont t conduits sur les filtres actifs hybrides [36-41]. La raison

essentielle rside dans lattractivit de ces associations par la rduction du cot du filtre actif mais aussi

par la faisabilit pour des applications de fortes puissances [10, 20].

Figure 1.12 Topologie du filtre actif hybride.

1.10.2.3 Les alimentations sans interruption (UPS) Les alimentations sans interruption ont t dveloppes au dbut des annes 60 pour protger les

grands centres informatiques. Depuis, elles se sont gnralises et sont devenues des dispositifs usage

quasi systmatiques. Une alimentation sans interruption ou de secours est destine faire face aux

perturbations affectant la tension du rseau (creux, variations de frquence, coupures). Son principe est de

produire un systme de tensions alternatives purement sinusodales assurant la continuit de

lalimentation des charges critiques, dont la performance est en outre garantie par une batterie intgre

[7].

~ Rch Cch Rseau Charge non linaire

is

Lch

Cdc

Filtre actif

if

C7

L7 Filtre passif

La Pollution Harmonique due aux Convertisseurs Statiques :

23

Figure 1.13 Topologie dune alimentation sans interruption avec ses trois modes dopration.

Une alimentation sans interruption est constitue principalement par deux convertisseurs :

1. un onduleur de tension destin produire un systme de tensions alternatives de forme sinusodale pour suppler le rseau si ncessaire.

2. un redresseur diodes connect au rseau alternatif pour alimenter le bus continu de londuleur et pour charger une batterie daccumulateurs.

De nombreuses topologies et stratgies de commande ont t proposes dans la littrature concernant

les alimentations sans interruption [37-44]. La figure 1.13 reprsente lune de ces topologies ainsi que les

diffrents modes doprations possibles.

1.10.2.4 Les FACTS

Les systmes de transmission en courant alternatif flexibles, terme traduit de langlais Flexible

Alternating Current Transmission Systems (FACTS) , peuvent contribuer faire face aux problmes

rencontrs dans lexploitation des rseaux lectriques. Le concept FACTS, introduit en 1986 par lElectric

Power Research Institute (EPRI), regroupe lensemble des dispositifs bass sur llectronique de

puissance qui permettent damliorer lexploitation dun rseau lectrique [45]. Son dveloppement est

troitement li aux progrs raliss dans le domaine des composants semi-conducteurs de puissance et

plus particulirement des lments commandables tels que le thyristor et le thyristor GTO. Des tudes et

des ralisations pratiques ont mis en vidence lnorme potentiel des dispositifs FACTS [46-47]. Plusieurs

types de FACTS, avec des architectures et des technologies diffrentes, ont t dvelopps. Parmi eux, les

plus connus sont le SVC (Static Var Compensator), le STATCOM (Static Synchronous Compensator), le

Entre ac

Entre ac (Dviation)

Interrupteur manuel (maintenance)

Interrupteur statique

Redresseur/Chargeur

Batterie

Charge

Onduleur

Mode normal

Mode nergie stocke Mode by-pass

Chapitre 1:

24

TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) et lUPFC (Unified Power Flow Controller). Les figures

1.14 et 1.15 dcrivent les schmas de principe de ces structures. Chacune delle possde ses propres

caractristiques et peut tre utilise pour rpondre des besoins bien prcis.

Dans un rseau lectrique, les FACTS permettent de remplir des fonctions tant en rgimes

stationnaires quen rgimes transitoires. Ils agissent gnralement en absorbant ou en fournissant de la

puissance ractive, en contrlant limpdance des lignes ou en modifiant les angles des tensions [48]. Les

dispositifs FACTS sont utiliss principalement dans les contextes suivants :

limitation des variations de la tension une valeur assigne en un point du rseau et ce quelles que soient les variations de la charge ;

augmentation de la rserve de stabilit transitoire ; attnuation des oscillations de puissance ; contrle des transits de puissance sur les lignes et liaisons afin de rduire les surcharges. Le mode de connexion au rseau est une caractristique essentielle qui dtermine en grande partie le

mode daction dun dispositif FACTS. On distingue ainsi les classes suivantes [49] :

1. les dispositifs FACTS shunt (parallle) ; 2. les dispositifs FACTS srie ; 3. les dispositifs FACTS combins srie-parallle.

Figure 1.14 Structure de dispositifs FACTS shunt : (a) SVC, (b) STATCOM.

C

i v

Filtre TCR TSC

i

v

(b) (a)

La Pollution Harmonique due aux Convertisseurs Statiques :

25

Figure 1.15 Structure de dispositifs FACTS srie et combin : (a) UPFC, (b) TCSC.

1.10.2.5 Prlvement sinusodal

Laccroissement des quipements lectriques utilisant des convertisseurs statiques de type redresseur a

connu un essor important aussi bien sur le plan industriel que domestique. Cest ainsi que le rseau de

distribution BT est le sige de perturbations importantes que le distributeur a du mal enrayer. Sans

prcautions particulires ces convertisseurs sont polluants et absorbent des courants harmoniques qui ne

sont pas sans effets sur londe de tension dlivre. Devant ce constat, il apparat important de dvelopper

sur le plan industriel des dispositifs de filtrage actif au niveau curatif et une dmarche prventive afin de

concevoir des alimentations non polluantes, cest--dire dotes dune structure et dun dispositif de

commande rendant le courant prlev le plus sinusodal possible [50].

Le prlvement dun courant sinusodal engendre une nouvelle structure de conversion AC/DC,

diffrente de la version classique, o le courant peut tre contrl. Dans ce contexte, trois structures ont

t dveloppes et prsentes dans la littrature, dont deux structures incluent une inductance pour

pouvoir contrler le courant absorb :

la premire utilise un hacheur lvateur de type BOOST en cascade avec un redresseur monophas diodes, reconnue par lacronyme PFC (Power Factor Correction) ;

la deuxime structure fait appel un onduleur MLI fonctionnant en redresseur, dsign sous le nom redresseur modulation de largeur dimpulsion (MLI) ;

la troisime structure est base sur linjection de courant dans le rseau. Elle est constitue dun redresseur triphas diodes et de deux circuits auxiliaires, de modulation et de distribution.

1.10.2.5.1 Correction du facteur de puissance (PFC)

La structure de base du convertisseur AC/DC avec correction du facteur de puissance ainsi que son

principe de commande sont illustrs sur la figure 1.16. Il sagit dun redresseur en pont diodes connect

au rseau et dot dun tage de correction plac entre la sortie du pont et la charge. Cet tage de

Convertisseur srie Convertisseur shunt

iTCSC (c)

(d)

Chapitre 1:

26

correction du facteur de puissance bas sur une structure dhacheur lvateur comprend une inductance,

un interrupteur de puissance double commande (TB, IGBT, MOSFET) et une diode de puissance. Cet

ensemble est mis en parallle avec le condensateur du bus continu. Le convertisseur AC/DC ainsi obtenu

constitue une structure lvatrice et non rversible, mettant en jeu un seul interrupteur commandable.

Figure 1.16 Structure et principe de commande dun convertisseur AC/DC avec PFC.

Diverses stratgies de commande ayant toutes un objectif commun : la mise en forme des courants

prlevs sur le rseau, ont t proposes pour cette structure [51-58]. Le principe de prlvement

sinusodal consiste forcer le courant circulant dans linductance suivre une rfrence sinusodale

redresse, en contrlant la fermeture et louverture de linterrupteur command de puissance. Lamplitude

de cette rfrence est fournie par la boucle dasservissement de la tension du bus continu, tandis que la

forme sinusodale est obtenue par lintermdiaire dune PLL synchronise avec le rseau dalimentation.

Cette solution garantit lobtention dun facteur de puissance unitaire pour le terme fondamental au niveau

du rseau.

Il convient aussi de noter que cette structure est ralise partir dun pont redresseur monophas.

Dans le cas dun rseau triphas, un seul interrupteur doit contrler les trois courants absorbs. Ceci rend

la commande trs complexe et beaucoup moins performante. Pour cette configuration, on privilgie plutt

lutilisation du redresseur injection de courant ou redresseur MLI.

1.10.2.5.2 Redresseurs injection de courant

Les redresseurs triphass injection de courant sont apparus au dbut des annes 1990, suite des

tentatives damliorer les performances des convertisseurs AC/DC dj prsents. Le schma synoptique

de cette structure est reprsent sur la figure 1.17. Un circuit de modulation cre, par le procd de mise

en forme des courants la sortie du pont diodes, un courant qui est inject au rseau dalimentation

laide dun circuit de distribution. Linjection dun tel courant permet de compenser les paliers zro des

courants de ligne, inhrents au fonctionnement normal du pont diodes. Plusieurs variantes de ce type de

convertisseur existent actuellement ; elles se distinguent par la nature des circuits de modulation et de

distribution qui peuvent tre soit passifs, soit actifs [59-65].

~ Rseau

Redresseur

Rch C

D L

vdc

Rgulateur

Contrleur de courant/PWM

gnrateur

PLL

vdc*

vdc

+ +

-

-

iL

Bloc de commande

La Pollution Harmonique due aux Convertisseurs Statiques :

27

Figure 1.17 Schma synoptique dun redresseur triphas injection de courant.

1.10.2.5.3 Redresseurs MLI

Les redresseurs MLI sont des onduleurs exploitant leurs rversibilits en courant dans le deuxime

mode de fonctionnement. Grce la commande MLI, ces convertisseurs peuvent prlever des courants

sinusodaux sur le rseau alternatif et assurer aussi un facteur de puissance unitaire. Selon le type

donduleur utilis, nous distinguons deux structures de redresseurs MLI :

redresseur MLI de courant ; redresseur MLI de tension.

1. Redresseur MLI de courant La topologie du redresseur MLI de courant est illustre sur la figure 1.18. Il assure la conversion

dnergie entre une source de tension alternative et un rcepteur de courant continu. Les interrupteurs sont

unidirectionnels en courant mais bidirectionnels en tension. Lutilisation des techniques MLI conduit un

courant cot alternatif ayant une pollution harmonique contrle [2]. Cette structure est souvent dote

dun filtre de second ordre LC du ct alternatif [68-73].

Figure 1.18 Topologie dun redresseur MLI triphas de courant.

Cha

rge

~ ~ ~

ia

ib

ic

ea

eb

ec

Idc

Circuit de

modulation

Circuit de

distribution

iared

ibred

icred

iinj

iainj

r L ea

ec

eb

ic

ib

ia ~ ~ ~

Rseau Filtre

Idc

Charge

va

vb

vc

. .

.

Ld

. .

.

Chapitre 1:

28

2. Redresseur MLI de tension : Le redresseur MLI de tension est bas sur une structure donduleur de tension reprsent sur la figure

1.19. Chaque interrupteur est constitu dun IGBT (composant command lamorage et au blocage) et

dune diode en antiparallle. Cet interrupteur est unidirectionnel en tension et bidirectionnel en courant.

Ainsi, ce convertisseur, de part sa structure, est rversible en courant. Il peut donc contrler de faon

instantane la forme donde des courants prlevs sur le rseau [66]. Il alimente alors une charge (active

ou passive) en continu partir dun rseau alternatif, le courant absorb tant sinusodal et,

ventuellement, en phase avec la tension rseau correspondante. Ce redresseur MLI permet datteindre

un facteur de puissance trs proche de lunit et rgler, via la commande, la direction du flux de lnergie

ractive : absorbe ou fournie [67].

Figure 1.19 Topologie dun redresseur MLI triphas de tension.

Parmi les moyens de dpollution harmonique prsents prcdemment, plus particulirement les

convertisseurs prlvement de courant sinusodal, on sintressera dans la suite de ce travail uniquement

la structure du redresseur MLI de tension. Elle constitue donc notre topologie support pour dvelopper

et implanter des stratgies de commande permettant le prlvement de courants sinusodaux sur le rseau

alternatif et le fonctionnement avec un facteur de puissance unitaire.

1.11 Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons expos le problme des harmoniques et des perturbations affectant la

tension du rseau et dgradant ainsi la qualit de lnergie lectrique. Aprs avoir recens les origines et

les consquences nfastes des harmoniques sur les diffrents lments constitutifs du rseau et sur les

rcepteurs raccords un rseau pollu, nous avons mis laccent sur les harmoniques produits par les

convertisseurs statiques, insistant sur les harmoniques gnrs par les redresseurs commutation naturelle

(pont de diodes). Ensuite, nous avons prsent les diffrents moyens, traditionnels et modernes, de

rduction des harmoniques. Dans ce contexte, nous avons pu mettre en vidence la contribution de

llectronique de puissance dans la lutte contre les harmoniques et lamlioration de la qualit de lnergie

lectrique.

Il ressort de cette analyse que grce au progrs important dans le domaine de llectronique de

puissance (particulirement celui des composants semi-conducteurs) et des outils de commande, que la

Rseau

r L

C Charge

ea

ec

eb va

vb

vc

. ic

ib

ia ~ ~ ~

Filtre

. .

Idc

vdc

La Pollution Harmonique due aux Convertisseurs Statiques :

29

dpollution harmonique et lamlioration des signaux des tensions sont envisageables efficacement aux

diffrents niveaux du rseau. Partant du rseau de transport et des liaisons dinterconnexion, les

dispositifs FACTS permettent de compenser les creux et les fluctuations de tension en plus de la

compensation de la puissance ractive. Au niveau du rseau de distribution, les diffrentes structures de

filtres actifs assurent une bonne compensation harmonique des courants et de la puissance ractive. Pour

les consommateurs, utilisation des convertisseurs