Réalisation d’un compensateur statique de l’énergie réactive

PFE 2009/2010

Cahier des charger

Ce projet est destiné à la réalisation d’un compensateur statique de l’énergie réactive.

Les conditions à vérifier sont :

Fréquence fixe égale à 50 HZ La puissance active est : 4,6 KW

Introduction

ESTC 2009-2010 1

PFE 2009/2010

1. la compensation d’énergie réactive :

Par l'installation de condensateurs ou batteries de condensateurs.

Améliorer le facteur de puissance d'une installation électrique, c'est la doter des moyens de produire

elle-même une part plus ou moins importante de l'énergie réactive qu'elle consomme.

Il existe différents systèmes pour produire de l'énergie réactive en particulier les compensateurs

asynchrones et les condensateurs shunt (ou série pour les grands réseaux de transport).

Le condensateur est le plus utilisé compte-tenu :

. de sa non-consommation en énergie active,

. de son coût d'achat,

. de sa facilité de mise en œuvre,

. de sa durée de vie (10 ans environ),

. de son très faible entretien (appareil statique).

Le condensateur est un récepteur constitué de deux parties conductrices (électrodes) séparées par un

isolant. Ce récepteur à la propriété lorsqu'il est soumis à une tension sinusoïdale de déphaser son

intensité, donc sa puissance (réactive capacitive), de 90° en avant sur la tension.

A l'inverse, tous les autres récepteurs (moteur, transformateur, ...) déphasent leur composante

réactive (intensité ou puissance réactive inductive) de 90° en avant sur la tension.

La composition vectorielle de ces intensités ou puissances réactives (inductive et capacitive)

conduit à une intensité ou puissance résultante réactive inférieure à celle existant avant l'installation

de condensateurs.

Pour simplifier, on dit que les récepteurs inductifs (moteur, transformateur, ...) consomment de

l'énergie réactive alors que les condensateurs (récepteurs capacitifs) produisent de l'énergie réactive.

Diagramme des puissances

ESTC 2009-2010 2

PFE 2009/2010

AVEC :

2. Le Thyristor :

Définition : Nous savons tous que la diode permet de redresser le courant alternatif en courant continu.

Rappelons que la conduction débute au moment où l'anode devient positive par rapport à la cathode

ESTC 2009-2010 3

PFE 2009/2010

et qu'elle cesse dès que le courant dans la diode devient nul. Le début et l'arrêt de la conduction dépendent donc exclusivement des tensions et des courants imposés par les composants extérieurs à la diode. Le thyristor, par contre, est une valve dont on peut commander la conduction. Comme la diode, il possède une anode et une cathode, mais il possède, en plus, une troisième électrode appelée gâchette. La gâchette permet de retarder l'amorçage de la conduction.

Propriétés du thyristor : Lorsque l'anode est positive par rapport à la cathode, on peut permettre ou interdire

l'amorçage de la conduction selon la polarité de la tension appliquée entre la gâchette et la cathode. Afin d'alléger les explications qui suivent, nous adopterons les deux conventions suivantes :

Lorsque l'anode sera positive par rapport à la cathode, nous dirons simplement : l'anode est positive

Lorsque la gâchette sera positive par rapport à la cathode, nous dirons simplement : la gâchette est positive si l'on raccorde la gâchette à la cathode, le thyristor ne conduit pas, même si l'anode est positive par rapport à la cathode. On dit alors que le thyristor est bloqué. Par contre, si l'on applique une tension positive EG de quelques volts sur la gâchette, le thyristor se comporte exactement comme une diode ordinaire. Pour amorcer la conduction, deux conditions sont nécessaires :

a. L’anode doit être positive.b. Un courant IG doit entrer dans la gâchette pendant quelques microsecondes. En

pratique, on réalise cette condition en appliquant sur la gâchette une impulsion positive. Une fois la conduction amorcée, la gâchette perd tout contrôle et la conduction ne cesse que lorsque le courant anodique redevient nul, après quoi la gâchette reprend son pouvoir de commande.

ESTC 2009-2010 4

PFE 2009/2010

Procédés d'amorçage :

Amorçage par résistance :

Le procédé le plus simple consiste à inclure une résistance entre la gâchette et la source d'alimentation. Si cette source est alternative, ce qui est le cas le plus intéressant, on devra rajouter en série avec la résistance une diode pour éviter d'appliquer sur la gâchette une tension négative importante pendant l'alternance négative. Cette diode devra évidemment avoir une tension de claquage supérieure à la tension crête de la source d'alimentation. La valeur de la résistance permet de définir l'instant d'amorçage, mais puisque la tension appliquée sur la gâchette via cette résistance est en phase avec la tension d'anode on ne pourra exploiter que la première partie de l'alternance soit entre 0 et 90° comme le montre la figure ci-dessous.

Déclenchement via un circuit RC :

Pour aller au delà des 90° il faut pouvoir non seulement définir la tension d'amorçage par le biais d'une résistance mais assurer la possibilité de déphasage de cell-ci par rapport à la tension d'anode ce qu'on va réaliser en plaçant un condensateur dans le circuit de gâchette selon le schéma ci-dessous.

Le condensateur va se charger via la résistance jusqu'à ce que la tension soit suffisante pour amorcer la gâchette. On voit aisément qu'en choisissant judicieusement R et C on pourra balayer toute la

ESTC 2009-2010 5

La conduction est empêchée

PFE 2009/2010

plage de constante de temps correspondant aux 180° possibles. Notons que la diode 2 va permettre pendant l'alternance négative de charger le condensateur à la valeur crête négative ce qui garantit le maintien du blocage du thyristor pendant le début de l'alternance positive.

Déclenchement par impulsion :

L'inconvénient majeur du montage précédent est qu'il dépend autant de la caractéristique d'amorçage du thyristor que du circuit RC et qu'il nécessite une puissance non négligeable dans le circuit de commande, c'est ce qui justifie les montages impulsionnels qui outre l'élimination de ces inconvénients se prêtent bien aux contrôles automatisés. L'amorçage par impulsion permet d'envoyer d'une manière brutale un courant de gâchette supérieur (et même sensiblement supérieur) à celui provoquant l'amorçage ce qui va avoir comme conséquence de réduire le temps d'établissement du courant dans le circuit principal et donc d'assurer un contrôle plus précis de la durée de la phase de conduction du thyristor.

De nombreux dispositifs vont permettre de générer une impulsion nous retiendrons simplement ici les transistors UJT et les transfo d'impulsion, le premier étant piloté par la même source que le thyristor et le second autorisant l'emploi d'un générateur isolé galvaniquement.

Rappelons que le transistor unijonction (UJT) présente une caractéristique particulière avec une zone à résistance "négative" (en fait c'est un abus de langage, on a simplement une variation de la résistance en sens inverse de celle du courant qui la traverse) ce qui est propice au fonctionnement en oscillateur via un montage équivalent à celui figuré ci-dessous.

Le fonctionnement est le suivant : Quand on applique une tension U le condensateur se charge jusqu'à atteindre la tension de pic Vp de l'UJT. Alors il se décharge brusquement dans la résistance RB1 via la jonction EB1 produisant une impulsion d'amplitude suffisante pour amorcer le thyristor.

ESTC 2009-2010 6

PFE 2009/2010

Dès que la tension aux bornes du condensateur est revenue à la valeur de vallée Vv l'UJT se rebloque et le condensateur recommence à se charger jusqu'à atteindre à nouveau Vp.

On peut noter que la durée de l'impulsion et sa fréquence peuvent aisément être ajustées en jouant sur le circuit RC. En particulier on peut remplacer la résistance par un transistor (emetteur-collecteur) dont la conductance sera ajustée en jouant sur sa commande de courant base. C'est une technique très employée dans les asservissements.

L'autre voie de commande par impulsion utilise un transformateur d'impulsion. On peut ainsi totalement découpler le générateur d'impulsion et le circuit de puissance. En outre ainsi qu'on le voit sur ce schéma on peut aisément piloter par le même dispositif deux thyristors montés tête-bêche et exploiter ainsi les deux alternances du courant alternatif.

procédés de blocage

En alternatif le blocage du thyristor se produit automatiquement dès l'inversion de tension, c'est à dire dès le début de l'alternance négative, par contre si le thyristor est alimenté par une tension continue le problème de son blocage se pose. On peut évidemment l'obtenir simplement en plaçant un interrupteur sur le circuit principal mais ce n'est pas très réaliste, on préférera en général placer un contacteur en parallèle sur le thyristor : le blocage se produira lorsqu'on court-circuitera le thyristor.

ESTC 2009-2010 7

PFE 2009/2010

En fait le blocage sera plus rapide si on met en série avec le contacteur une tension inverse, on en déduit la conception d'un dispositif qui va permettre le blocage automatique du thyristor et, in fine, un fonctionnement semblable à celui obtenu en alternatif.

Tant que le thyristor n'est pas amorcé le condensateur se charge via la charge et la self. Dès que l'on amorce le thyristor on voit que le condensateur va alors se décharger via le thyristor mais la présence de la self va induire un processus d'oscillation. Si l'on a bien choisi les valeurs des éléments on voit que dès l'inversion du courant Icl le courant total dans le thyristor Ith peut tomber au-dessous de la valeur minimum du courant de maintien du thyristor, celui-ci se bloque alors et le processus de recharge du condensateur se réenclenche.

ESTC 2009-2010 8

PFE 2009/2010

ESTC 2009-2010 9

Affichage Mémorisation Comptage

Comparaison

(Le déphasage)

Mise en forme

Mise en forme

Compteur de courant (charge)

Compteur de courant

(charge+Cap)

Compteur De tension

Schéma synoptique

PFE 2009/2010

La démarche que nous avons choisie pour l’élaboration est la suivante :

Commande

Etude et réalisation du bloc mesure et mise en forme

Etude et réalisation du détecteur de déphasage

Etude et réalisation du bloc compteurs.

Etude et réalisation du bloc mémorisation et affichage

Réalisation de la carte d’alimentation

Puissance

Etude et réalisation du bloc commande thyristors

Réalisation de circuit de puissance

ESTC 2009-2010 10

Présentation du plan de travail

PFE 2009/2010

ANALYSE

ESTC 2009-2010 11

La partie

Commande

PFE 2009/2010

Dans cette partie nous étudierons les différents sous-ensembles constituant notre appareil de compensation.

I. Bloc de mesure et de mise en forme :

Pour qu’un déphasage entre la tension U et le courant I soit mesuré, il est nécessaire de mesurer ces deux paramètres en deux signaux de faibles amplitude. En effet cette conversation doit satisfaire les conditions suivantes :

La fréquence des signaux doit être fixe à 50Hz. Leur rapport cyclique est de 50%.

1.1 Circuit de tension :

1.1.1 Schéma de montage :

1.1.2 F 1.1.31.1.41.1.51.1.61.1.71.1.8

1.1.2 fonctionnement :

La conversion de la tension sinusoïdale est assurée par un simple amplificateur opérationnel monté en comparateur (absence de la contre réaction négative). Un

ESTC 2009-2010 12

PFE 2009/2010

comparateur est un AOP travaillant au régime de saturation. Il comprend deux entrées et une seule sortie.

Si e+ > e-donc Vs = VOH

Si e+ > e- donc Vs = VOL

De ce fait sa tension de sortie évaluera entre deux valeurs extrêmes limitées par les

tensions d’alimentation de l’AOP. Le basculement de la tension de sortie dépendra de l’état

des deux diodes D2 et D3.

Pour 0<t<T/2 (alternance positive de la tension d’entrée) : D3 est

conductrice et D2 est bloqué. Ce qui donne une tension différentielle

ԑ = V+ - V-- est différente de 0.6V > 0 donc Vout = +Vsat ≠ 15V.

Pour T/2<t<T (alternance négative de la tension d’entrée) : D3 est

bloquée et D2 est conductrice. alors ԑ = V+ - V—et est différent de -

0.6V < 0 : d’où Vout = -Vsat ≠ -15V.

Par conséquent et pendant une période (0<t<T/2) la tension de sortie du compensation Vout

basculera entre deux valeurs (+Vsat ; -Vsat). La diode Zener D4 sert à éliminer les alternances

négatives et stabiliser la tension Vout à 5V.

Durant le fonctionnement normale et quel que soit l’amplitude de la tension d’entrée, la

présence des deux diodes D2 et D3 limitent la tension différentielle|ԑ|=|V+ - V--| à une faible valeur

de l’ordre de 0.6V, assure ainsi la protection de l’AOP contre les surtensions.

ESTC 2009-2010 13

PFE 2009/2010

Un des avantages majeurs du circuit de la mesure de tension est de

permettre la réalisation d’une double fonction :

Atténuation de l’amplitude de la tension d’entrée.

Mise en forme de cette dernière.

Organigramme :

1.2 Circuit de courant :

1.2.2 Obtention de l’image du courant par transformateur

de courant :

Le montage est basé sur un TC, on fait passer un fil à l’intérieure du TC, ce qui nous donne une

image du courant avec une atténuation de l’amplitude et une fréquence de 50Hz.

a) Schéma de montage :

ESTC 2009-2010 14

PFE 2009/2010

b) Fonctionnement :

Pour assurer le bon fonctionnement de l’étage de mesure du courant nous avons choisi de

traiter indépendamment la phase et l’amplitude du signal de mesure.

Traitement de la phase :

Pour des valeurs faibles du courant, la Ui est formée d’une fondamentale á 50Hz plus

des harmoniques d’ordre supérieur.

Ui = Umax cos(314t+ϕ0)+ ∑ (Uk cos(Kωt))

Le filtre passe bas du second ordre élimine les harmoniques et ne laisse passer que la

fondamentale. Sa fonction de transfert T= Ui2/Ui1 vaut :

Pour identification avec l’expression générale d’un filtre passe bas du second ordre :

Av = Av0(1 (ω/ω)2 + j2mω/ω0)

Avec Av0 = -R2/R1 ; ω0 = (R3.R4.C2.C1)-1/2 ;

m = (R3.R2/R1 + R3 + R2). C1.ω0/2

Le gain d’un tel filtre à pour expression :

G = 20.log|T|

Son déphasage vaut

ϕ = π- arctan.((2m.(ω/ω0) ) / ( ω/ω0)2)

ESTC 2009-2010 15

T = (-R2/R1)/(1-C2.C1.R3.R4.ω2+

j.C1.ω(R3.R4/R1+R3+R4))

PFE 2009/2010

Afin d’avoir une opposition de phase entre Ui1 et Ui2 nous devons agir sur P1 e manière à se situer

dans la droite (AB) qui représente une variation linéaire de ϕ en fonction de la fréquence.

Le but du choix des éléments de notre filtre (R1 = R2) est d’assurer un gain unitaire |Ui2|=|

Ui1| est une bonne image de la tension appliquée à son entrée du point de vue fréquence et phase

(fréquence de 50Hz, une opposition de phase).

Remarque :

Nous avons opté pour un filtre du second ordre puisqu’il est caractérisé par sa grande atténuation,

cela a pour effet d’éliminer carrément les harmoniques.

Traitement d’amplitude :

Le signal issu du filtre est prêt pour être amplifié. Pour cela nous allons utiliser un

amplificateur opérationnel monté en inverseur afin d’avoir :

Une compensation de l’inversion de phase imposée par le filtre Rauch.

Un module du gain de tension : |Δ| = R4/R3

Une fois le traitement en phase et en amplitude est accompli, nous devons faire la mise en

forme du signal obtenu à la sortie de l’amplificateur inverseur. En effet la conversion est

obtenue par un comparateur. La diode D4 sert à éliminer les alternances négatives.

Organigrammes :

ESTC 2009-2010 16

PFE 2009/2010

Choix de R3 et R4 :

Pour que l’AOP fonctionne en régime d’amplification (i-- << i+ et e+ = 0), il faut que R3 et R4 soient

limitées (R3.R4 < 100KΩ).

Pour qu’il y ait une faible consommation d’énergie, il faut que les résistances R3 et R4 ne

soient pas faibles (R3.R4 ≥ 1KΩ). Dans notre montage le gain en tension vaut :

Gv = -R4/R3

Pour choisir les résistances R3 et R4nous sommes fiés aux conditions suivantes :

1KΩ ≤ R3.R4 ≤ 100KΩ

ESTC 2009-2010 17

PFE 2009/2010

Pour des valeurs du courant inférieur à 1A, la tension Ui2 avait une amplitude

de 1V crête à crête. Cette tension était suffisante pour attaquer l’étage de mise

en forme, sauf que pour plus de précaution nous avons choisi R3 = 1KΩ, R4

= 56KΩ, ce qui donne un gain G = -56.

Choix de R5 :

La résistance R5 a pour rôle de limiter le courant de sortie de l’amplification quand la diode zener

est

conductrice. Le courant maximal délivré par l’AOP est de l’ordre de 20mA

Nous avons Vsmax = 15V et Vsmax = R5.Imax + Vz donc R5 = (Vsmax – Vz)/Imax

A.N ; R5 = 560Ω

2- détection de phase :

2.1- Porte OU exclusif :

Cette période permet de détecter la différence

de phase entre les deux signaux de mise en forme (UMV ; UMI). Cette différence représente le

déphasage. La fonction OU exclusive est telle que :

UMϕ = UMV.ŪMI + ŪMV.UMI

Donc : Si UMV = UMI alors UMϕ = 0

ESTC 2009-2010 18

PFE 2009/2010

Si UMV ≠ UMI alors UMϕ = 1

2.2- Oscillogrammes :

3- Bloc de comptage :

Il se décompose de trois parties solidaires : un oscillateur qui commande le compteur.

L’ensemble est géré par une logique de commande qui réalise la synchronisation.

3.1- L’étage oscillateur :

ESTC 2009-2010 19

PFE 2009/2010

C’est un dispositif qui délivre un signal périodique (horloge). Il sert ainsi

de référence aux temps interne de compteur. La fréquence de notre oscillateur est telle qu’une

période de signal d’horloge correspondant à une référence de 0.1°.

3.1.1- Calcul de la fréquence :

La fréquence apparente de UMϕ est 100Hz, pour calculer la fréquence d’horloge nous

supposons qu’un déphasage de 90° existe entre UMV et UMI, donc il est impératif que notre

oscillateur délivre 900 périodes d’horloge.

Nous avons donc : Tϕ = 0.01s alors θϕH = 5.10-3s donc TH = θϕH/900, TH = 5.55.10-6s

Cela donne fH = 180KHz

Choix de R,C :

Le montage permet de produire un signal rectangulaire de rapport cyclique 50%, et ayant

une fréquence comprise entre 20Hz et 1MHz. Le graphique orthonormé permet de lire quelle est la

fréquence produite par une combinaison R,C donnée.

ESTC 2009-2010 20

PFE 2009/2010

La résistance R ne doit pas tomber en dessous de la valeur donnée sur la

graphe, á savoir 470Ω. Si l’on désire disposer d’un générateur de signaux rectangulaires ajustables,

on pourra remplacer R par une résistance de 470Ω placé en série avec un potentiomètre de 5 à

10KΩ. Pour notre cas, on a choisi une capacité de 1000μF, ce qui donne une résistance maximale de

R = 2Ω.

3.2- Etage de comptage et mémorisation :

3.2.1- Le compteur :

Le compteur compte les impulsions qui délivre l’oscillateur sur son entrée d’horloge, c'est-à-

dire qu’à chaque fois une impulsion apparaît sur cette entrée, les sorties sont incrémentées d’une

unité. Le compteur utilisé est le compteur 74LS4040.

Lors de fonctionnement normale nous devons prévoir une remise à zéro, pendant deux

séquences grâce au niveau haut sur la sortie d’un OU exclusif.

3.2.2- La mémorisation :

Dans la mémorisation on a fait appel à des registres entrées parallèles, sorties parallèles

(74LS95) leur fonction de comptage. Ce registre peut être utilisé en différentes configurations :

Entrée série, Sortie série

Entrée série, Sortie parallèle

Entrée parallèle, Sortie parallèle

Entrée parallèle, Sortie série

Pour notre cas (entrées parallèles, sorties parallèles), nous avons fixé l’entrée de

commande (broche 6) à un niveau haut (5V) alors que son entrée d’horloge (broche 8) est

attaqué par le signal délivré par la porte OU exclusif. Pour chaque front descendant de la

sortie de la porte, nous avons une mémorisation, est cela bien sûr n’a lieu qu’à la fin de

chaque séquence de comptage.

ESTC 2009-2010 21

PFE 2009/2010

4. Bloc de de conversion :

Ce bloc à pour le rôle de conversion de l’angle ρ en Cos ρ , en utilisant une EPROM 2732.

Les EPROMs sont des mémoires ROM peuvent être programmées électriquement et le programme

peut être effacé après exposition pendant une vingtaine de minutes a un rayonnement UV d’enivrent

4000 Angstrom de longueur d’onde.

Descriptions des broches

Pin Number Description

1 A7 - Address Input








9 Q0 - Data Input

10 Q1 - Data Input

11 Q2 - Data Input

12 Vss - Ground

13 Q3 - Data Input

14 Q4 - Data Input

15 Q5 - Data Input

ESTC 2009-2010 22

PFE 2009/2010

16 Q6 - Data Input

17 Q7 - Data Input

18 E – Enable


20 G - Output Enable/Program Supply




24 Vcc - Positive Power Supply

5. Affichage de cos ρ mesuré :

Pour visualiser le cosρ, il faut faire attention à l’instabilité du système causé par cette visualisation.

Pour remédier à se problème, on utilisé un verrou (latch) pour permet la mémorisation du cosρ

mesuré, cette dernière est commandée par l’oscillateur de type NE555.

6. Schéma Global d’affichage :

ESTC 2009-2010 23

VCC

VCCEnable du

latch

PFE 2009/2010

7. Carte Alimentation :

ESTC 2009-2010 24

PFE 2009/2010

ESTC 2009-2010 25

La partie

Puissance

PFE 2009/2010

Introduction :

Chaque phase du compensateur figure 1 comprend deux ensembles raccordés au réseau :

Des batteries de condensateurs qui peuvent fournir une puissance réactive QC égale à la puissance

maximale utilisée.

Un absorbeur de puissance constitué d’inductances dont on contrôle la puissance réactive Qa au

moyen d’un système de régulation formé de valves a thyristors montés tète bèche dans chaque

phase et qui maintient à chaque instant l’égalité

Qu=Qc-Qa

Fig1 : principe du compensateur statique

U : tension de réseau.

L : inductance.

C : condensateur.

Z : charge

ESTC 2009-2010 26

PFE 2009/2010

Qu étant la puissance réactive consommée qui peut varier en fonction des besoins

du réseau d’utilisateur.

Signalons que l’on peut utiliser une partie des batteries de condensateurs pour que le condensateur

constitue un filtre d’harmonique.

L’absorbeur est constitué figure 2.1 par trois inductances monophasées montée en triangle pour

réaliser un contrôleur triphasé complet, et dimensionnées afin d’absorber la puissance réactive

totale :

Qamax = 3U2min/LW

Avec :

Umin : tension minimale de réseau à compenser

L : inductance par phase.

W =2pf

Dans chaque phase, une grandeur à thyristors, constitué par un ensemble de thyristors montés tète

bèche, permet le réglage du courant qui circule dans un thyristor.

La rapidité de contrôle des thyristors est telle qu’il est possible d’agir à chaque demi-période sur

l’énergie réactive absorbée. La valeur de celle-ci peut varier d’une façon continue de 0 (thyristors

bloqué) à sa valeur maximale (thyristors fonctionnant en permanence).on règle Qa en agissant sur

l’angle de retard à l’amorçage αdes thyristors .qui varie entre 90° (Qmax) et 180° (Qa=0).

Les figures 2.2 et 2.3 montrent les formes de coutant en fonction de α.

On voit qu’il est facile de faire varier rapidement et continument la puissance réactive absorbée et

ainsi de régler le facteur de puissance en respectant la relation :

ESTC 2009-2010 27

PFE 2009/2010

Qu=Qc-Qa

I. commande des

thyristors :

La commande des thyristors est assurée par un circuit intégré type TCA 785.

ESTC 2009-2010 28

Fig. 2.1

PFE 2009/2010

Fonctionnement :

La tension « image » du secteur alternatif est apliquée à la broche 5.

Le détecteur de seuil fournit le point de référence 0° (passage par 0 de la tension de synchronisation

de la broche 5).

Le réglage du point d’amorçage, angle de α de retard, est obtenu par un comparateur de commande,

sur broche 10, on applique par un générateur de rampe le signale en dems e scie .synchronisé sur le

secteur et sur la broche 11 tension de commande V2 contenu.

On régle ainsi α dans l’intervalle [ 0,π ] .

A la sortie de la « logique » on retrouve sur les broches 14 et 15 les impulsions de commande des

gâchettes. La décharge de C2 est commandée par la mémoire de synchronisation au passage du

zéro. La charge de C est linéaire, par la source de courant constant I (générateur de rampe), est

réglée par R9, Ve continue de commande varie de -0,5 à Vcc-2v.

ESTC 2009-2010 29

PFE 2009/2010

Les interfaces de sortie permettant l’isolement des circuits de commande et de

puissance sont constituées essentiellement d’un transformateur d’impulsions suivant la puissance

des thyristors.

II. Dimensionnement des

éléments de puissance :

Calcul de Valeur de L et C :

Calcul C :

On a la puissance active choisie est : P=4,6 KW

Qb =P(tgα-tgα’)

Pour : cos α= 0,4 tgα=2,29

Cosα’=0,99 tgα’=0,14

Alors Qb=9890 VAR

Or Qb =3CU2W c'est-à-dire C=Qb/(3U2W)

ESTC 2009-2010 30

PFE 2009/2010

Avec :

U=220v et W=2πf

Calcul de L :

On a : Qamax = 3U2min/LW c'est-à-dire L=3U2min/QamaxW

Calcul du courant maximal dans les thyristors :

On a : Q= 3ImaxU cosα

D’où le choix du thyristor BTW48-4

III. Les couplages possibles des

Condensateurs utilisés en puissance :

ESTC 2009-2010 31

Etoile – triangle sérieDouble étoile série

C=219 µF/220v

L=46mH

Imax=38 A

PFE 2009/2010

Conclusion :

ESTC 2009-2010 32

PFE 2009/2010

Dans ce projet nous avons essayé de concevoir un compensateur

d’énergie réactive qui possède en plus la particularité d’afficher les différents Cosρ à

savoir Cos mesuré, avant et après la compensation.

Au début ce système était réalisé pour satisfaire les conditions suivantes :

La fréquence de travail est 50HZ

La puissance active est : 4,6 Kw

Nous espérons donc que ce rapport apportera du bien aux promotions suivantes.

ESTC 2009-2010 33

PFE 2009/2010

Dossier Technique

ESTC 2009-2010 34

PFE 2009/2010

Carte de commande des thyristors

ESTC 2009-2010 35

PFE 2009/2010

Carte de mise en forme :

ANNEXES

ESTC 2009-2010 36

Documents

Réalisation d’un compensateur statique de l’énergie réactive