Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Dans cet article sont présentés les aspects contrôle des différentes technologies de compensateurs statiques industriels de puissance réactive de charges fluctuantes. Sont considérés les compensateurs statiques à base de thyristors les « statocompensateurs » ainsi que les compensateurs statiques à base de convertisseurs à circuit intermédiaire de tension continue à base de composants blocables comme les IGBT et appelés plus communément « STATCOM ». Des parties communes peuvent être déduites mais chaque technologie ayant ses particularités, les contrôles des solutions à thyristors sera bien distinctes des solutions à IGBT. Enfin la révolution « MMC » permet d’envisager des alimentations directes de ces charges fluctuantes, permettant un rééquilibrage et un lissage de ces charges vis-à-vis du réseau.
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In this article are presented the different aspects of control of the different technologies applied for industrial reactive power compensation of fluctuating loads. Are considered the static compensator based on thyristors, the “Static Var Compensator” and the static compensator base on fully controllable power electronic component as IGBTs, more commonly called “STATCOM”. Common part on reactive power control can be deduce but as all technologies have their own particularities, two presentations are made one for the solution based on thyristor and another one for the STATCOM. Finally, the MMC revolution allows the direct feeding of these fluctuating loads, balancing and smoothing the loads seen by the grid.
Auteur(s)
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Guillaume DE PRÉVILLE : Ingénieur Développement General Electric - Professeur associé au CNAM - General Electric Power Conversion, Villebon, France
INTRODUCTION
Cet article traite principalement des compensateurs d’énergie réactive pour les réseaux industriels et non pas pour les réseaux publics de transmission ou de distribution. Bien que les deux applications utilisent les mêmes technologies, les aspects dimensionnement et contrôle sont différents.
Les dispositifs de compensation de puissance réactive pour l’industrie sont aujourd’hui classiquement réalisés avec des thyristors d’une part et avec des composants blocables comme les IGCT (Integrated-Gate-Commutated-Thyristor) ou les IGBT (Insulated-Gate-Bipolar-Transistor) d’autre part. Ces dispositifs permettent de répondre avec satisfaction aux problèmes de la compensation des déséquilibres de charge, du réglage de la tension des réseaux vis-à-vis des fluctuations de puissance réactive et du réglage du facteur de puissance. La gamme des compensateurs de puissance réactive va de quelques mégavars à quelques centaines de mégavars. On peut dire qu’il existe deux familles de compensateurs statiques d’énergie réactive (CER) pour l’industrie : les CER à base de TCR (Thyristor Controlled Reactor) pour les fortes puissances et les CER à base de convertisseurs à circuits intermédiaire de tension à base de composants blocables comme les IGCT et les IGBT pour les petites, moyennes et fortes puissances. Leur efficacité dépend de deux éléments principaux :
-
le dimensionnement ou le rapport entre la puissance de l’équipement perturbateur et la puissance de l’équipement (puissance réactive de la batterie de condensateur et de l’absorbeur à thyristors, puissance du convertisseur à IGBT) ;
-
le dispositif de commande de l’élément de réglage dont la rapidité est un élément fondamental.
Cet aspect rapidité est fondamentalement différent entre les technologies. Bridées dans les TCR par les composants qui sont utilisés, les thyristors, les performances dynamiques obtenues avec des convertisseurs utilisant des composants blocables, comme les GTO (Gate-Turn-Off), les IGCT (Integrated Gate-Commutated Thyristor) ou les IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) de forte puissance, sont accrues dans de grandes proportions, d’autant que ces nouveaux actionneurs modernes possèdent également une fonction de filtre actif…
Le sujet compensateurs statiques de puissance réactive industriels fait l’objet de trois articles :
-
Fluctuations de tension et flicker. Évaluation et atténuation (partie 1) [D 4 315] ;
-
Fluctuations de tension et flicker. Évaluation et atténuation (partie 2) [D 4 316] ;
-
le présent article.
Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres et le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres articles.
D’autres informations peuvent aider le lecteur à comprendre cet article, ou le compléter. Le lecteur est ainsi invité à se reporter à la rubrique Électronique de puissance et aux articles suivants des Techniques de l’Ingénieur :
-
Qualité de la tension [D 4 261], [D 4 262], [D 4 263], [D 4 264],[D 4 267] ;
-
Appareillage électrique à basse tension [D 4 862] [D 4 867] ;
pour les besoins de cet article, et conformément à la spécification technique internationale CEI 61000-3-7, on désigne par réseau très haute tension (THT) un réseau de tension nominale supérieure à 230 kV. De 230 kV inclus à 50 kV, il s’agit de réseau haute tension (HT). De 50 kV inclus à 1 kV, on parle de moyenne tension (MT), contrairement à l’usage français (HTA), tandis qu’à 1 kV ou en dessous on retrouve la classique basse tension (BT).
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
IGBT | STATCOM | static compensator baser on thyristors | MMC
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 2002 par Jacques COURAULT, Guillaume DE PREVILLE, Jean-Louis SANHET
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Fluctuations de tension et CEM
En anglais
5. Conclusion
La technique est capable de fournir aujourd’hui des solutions suffisamment satisfaisantes pour maintenir dans des limites acceptables la gêne due aux fluctuations de tension. Des progrès sont toujours possibles grâce à l’évolution des technologies tant dans le domaine des semi-conducteurs que dans celui de la commande. Cependant, il convient d’évaluer avec soin les coûts de ces progrès car, si la technique recherche les optimums, l’économie de notre société organisée dépend aussi des compromis acceptés entre coûts et contraintes.
Actuellement pour les fortes puissances, supérieures à 100 Mvar, il est maintenant acquis que les constructeurs proposent des solutions économiquement viables en utilisant uniquement des composants blocables de type IGBT. Il est donc peu probable que des solutions mixtes voient le jour pour des projets nouveaux.
Actuellement pour les installations de moyennes puissances inférieures à 50 Mvar, la solution à IGBT apparaît comme étant la plus économique et il est donc peu probable, que des solutions à thyristors soient encore proposées pour ces puissances.
Les textes normatifs, qui ont aussi un aspect réglementaire dès lors qu’ils sont adoptés en normes harmonisées au CENELEC (et donc publiées au JOCE au titre de la directive CEM 89/336/CEE), concernent les matériels raccordables à un réseau public à basse tension, donc des matériels de petite puissance. L’effet qu’ils peuvent produire sur ces réseaux est simulé par l’impédance de référence normalisée. On note qu’un ensemble de récepteurs, alimentés au travers de cette impédance, subirait une chute de tension permanente de l’ordre de la limite usuelle, dès que la somme des puissances appelées atteindrait 43 kVA en triphasé et 8,5 kVA en monophasé. Compte tenu des puissances souscrites aujourd’hui par les utilisateurs, on peut donc penser que le réseau de distribution publique est protégé de manière conservatoire.
En moyenne et haute tensions, les études sont un peu plus adaptées aux circonstances réelles. Les recommandations cernent donc mieux la réalité. La contrainte imposée aux utilisateurs dépend essentiellement de la manière dont sont fixés les niveaux de planification. Leur cohérence peut être vérifiée avec la qualité de la tension fournie.
Les lois mises en œuvre pour évaluer l’impact d’une charge fluctuante sont essentiellement...
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BOIDON (C.), BOIDIN (M.) - Reactive power static compensation and harmonic filtering in metal industry plan. - Second IFAC Symposium (1977).
-
(2) - BOIDON (C.), DROUIN (G.) - Les systèmes de compensation statiques dans les réseaux industriels. - RGE (1984).
-
(3) - BROUSSE (I.), CHARLES (P.) - Amérique du Sud – Trois exemples d’utilisation de compensateurs statiques. - RGE n° 8 (1986).
-
(4) - CHARLES (P.), LEOST (J.F.) - Fonctionnement dynamique des réseaux : les compensateurs statiques de puissance réactive l’améliorent. - RGE n° 8 (1986).
-
(5) - BERGEAL (J.), MOLLER (L.), CHARLES (P.), ROUX (A.) - Réduction du niveau de flicker : les résultats du compensateur réel sont meilleurs que la simulation. - RGE n° 8 (1986).
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...
NORMES
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Vocabulaire électrotechnique international – Chapitre 161 : Compatibilité électromagnétique (CEM). - CEI 60050-161 - 1994
-
Considérations sur les impédances de référence à utiliser pour la détermination des caractéristiques de perturbation des appareils électrodomestiques et les équipements analogues. - CEI 60725 - 1981
-
Flickermètre – Spécifications fonctionnelles et de conception. - et amend. - 1990
-
Flickermètre. Partie 0 : Évaluation de la sévérité du flicker. - CEI 60868-0 - 1991
-
Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 2 : Révision (FDIS). - CEI 61000-2-2 - 1990
-
Environnement – Section 2 : Niveaux de compatibilité pour les perturbations conduites à basse fréquence et la transmission de signaux sur les réseaux publics d’alimentation à basse tension. - - 2002
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Compatibilité...
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