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MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSIT

MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE FERHAT ABBAS – SETIF-1- UFAS (ALGERIE) MEMOIRE Présenté à la faculté de Technologie Département d’Electronique Pour l’obtention du Diplôme de MAGISTER Option : Contrôle Thème Soutenue le : ….../……/2014 devant la commission d’examen : Mr : L. KHAOUNI Prof à l’Université de Sétif-1- Président Mr : N. KHANFER Prof à l’Université de Sétif-1- Examinateur Md : N. CHEMS EDDINE Prof à l’Université de Sétif-1- Examinateur Mr : F. Krim Prof à l’Université de Sétif-1- Rapporteur Filtrage actif pour les réseaux déséquilibrés et distordus Par Mr. BENNAIDJA Tarek REMERCIEMENT Ce travail a été réalisé au sein du laboratoire d’électronique de puissance et commande industrielle sous la direction de Monsieur Fateh Krim. Nous le remercions en sa qualité d’encadreur, pour sa gentillesse, sa bonne humeur, ses précieux conseils et pour la confiance qu'il nous a témoignée en dirigeant ce travail et surtout pour sa patience. Nous exprimons notre profonde gratitude à Mr L.KHAOUNI et Mr N.Khanfer et Md N.CHEMSEDDINE qui nous ont fait l’honneur d’examiner ce modeste travail. Nous tenons à témoigner notre plus vive reconnaissance à toutes les personnes qui on participé à l’élaboration de ce travail. "Hamza Afgoul, Abd essalam Balaout, Badreddine". Nous remercions tous ceux, qui de prés ou de loin, nous ont soutenus et aidés dans la réalisation de ce travail. DEDICACE A mes très chers parents... Témoignage d’affection et de grande reconnaissance pour tous leurs sacrifices, Que Dieu les garde pour moi. A toute ma famille. Mes frères. Mes sœurs. A tous mes amis Chouaib, Aness, Yahia. Avec l’expression de tous mes sentiments, Je dédie ce modeste travail. Table des matières INTRODUCTIO GENERALE …………………………………………….………………………………. 1 CHAPITRE I: POLLUTION HARMONIQUE, SOLUTIONS DE DEPOLLUTION. Introduction………………………………………………………………………………………………………………….. 4 I.1 Perturbations électriques et leurs origines …………………………………....………………………… 5 I.1.1 Perturbations dans les réseaux de distribution électrique ………...…………….................5  Les variations de la fréquence à 50 Hz................................................................... 5  Les variations de l’amplitude................................................................................. 5  La modification de la forme d’onde de la tension.................................................. 5  Le déséquilibre du système triphasé...................................................................... 6 I.1.2 Perturbations harmoniques ..............................…………………………………………………….. 6 I.1.2.1 Généralités sur l’analyse harmonique ..........................…………………………………….... 6 I.1.2.2 Caractérisation d’un contenu harmonique pour un signal …………….......…………….. 7  Expression de la valeur efficace...............................................................................8  Taux de distorsion harmonique THD (%)..................................................................8  Facteur de puissance................................................................................................8 I.1.2.3 Effets des perturbations harmoniques ......................................................................9 a) les effets instantanés ou à court terme..................................................................10 b) les effets à long terme............................................................................................10 I.1.2.4 Normes et recommandations …………….................……………………………………………. 11 I.2 Réduction de la pollution harmonique ……........…………………………………………………...... 12 I.2.1 Absorption sinusoïdale ..................................……………………………………………………….. 12 I.2.2 Ajout d’une inductance de lissage du courant .……………………………………………………. 12 I.2.3 Confinement des harmoniques ......……………………………………………………………………… 13 I.2.4 Filtrages passifs ……………..........……………………………………………………………………………… 13 I.2.4.1 Filtre passif résonant ..................……………………………………………………….…………………14 I.2.4.2 Filtre passif amorti ……………………...................……………………………………………………. 14 I.2.4.3 Phénomène de l’antirésonance …………………………………………………………………….. 14 I.2.5 Filtrages actifs .................…………………………………………………………………………………….. 15 I.2.5.1 Filtre actif série.........................................................................................................15 I.2.5.2 Filtre actif parallèle...................................................................................................16 I.2.5.3 Filtre combiné parallèle-série (UPQC).......................................................................16 I.2.5.4 Filtre actif série avec un filtre passif parallèle...........................................................17 I.2.5.5 Filtre actif hybride.....................................................................................................17 I.3 Conclusion ………………………………………………………………………………………………………………. 18 CHAPITRE II : IDENTIFICATION DES COURANTS HARMONIQUES Introduction………………………………………………………………………………………………………………….. 20 II.1. Identification des courants harmoniques de référence ………………………………………. 20 II.1.1. Généralités sur les méthodes d’identification ...........…………………………………………. 20 II.1.2. Théorie généralisée de l’énergie électrique ................………………………………………… 21 II.1.3 Théorie énergétique sous distorsion harmonique et déséquilibres ……………………… 23 II.2. La méthode des puissances instantanées ………………………………………………………… 26 II.2.1. Généralités sur les puissances instantanées ………………………………………………………. 26 II.2.2. Séparation des puissances perturbatrices ………………………………………………………….. 28 II-2-3 Calcul des courants perturbateurs ...........................…………………………………………… 29 II.2.4 Algorithme d'identification.........................................................................................30 II.3 La boucle de synchronisation PLL..................................................................................30 II.4 Conclusion……….....………………………………………………………………………………………………….. 32 CHAPITRE III : Modélisation et simulation Introduction………………………………………………………………………………………………………………….. 34 III.1 Structure générale du Filtre actif parallèle …………..............…………………………………….. 34 III.1.1 Topologie générale .......................................………………………………………………………. 34 III.1.2 Etude de la partie puissance ………………….........................……………………………………. 35 III.1.2.1 Onduleur de tension ..........................…………………………………………………………….... 35 III.1.2.1.1 Structure générale ………………………………………………………………………………………… 35 III.1.2.1.2 Tension fournie par l’onduleur ……………………………………………………………….....…. 36 III.1.2.1.3 Représentation vectorielle..................................................................................38 III.1.2.2 Système de stockage d’énergie...............................................................................38  Estimation de la valeur de la capacité du condensateur de stockage (Vdc)...........39 III.1.2.3 Filtre de sortie ……………………………......................................……………………………….. 39  Estimation de Lf ......................................................................................................40 III.1.3 Etude de la partie contrôle commande ……………….................………………………………. 40 III.1.3.1 Identification des courants perturbés ......…………………………………………….............. 40 III.1.3.2 La régulation de la tension continue …………………………………........…………………….. 41 III.1.3.3 La commande de l’onduleur ………………………......................………………………………. 42  Commande par hystérésis......................................................................................42  Commande par hystérésis modulée.......................................................................42  Commande MLI intersective...................................................................................43 III.2 Conclusion………………………………………………………………………………………………………….. 44 CHAPITRE IV : Résultats de simulation Introduction………………………………………………………………………………………………………………….. 46 IV.1 Logiciel utilisé …………………………..........................................…………………………………… 46 IV.2 Structure générale de simulation de SAPF …………………………………………………………. 47 IV.2.1 La source de tension triphasée .................…………………………………………………………. 48 IV.2.2 La charge non linéaire …………….........……………………………………………………………….. 48 IV.2.3 Le SAPF ……………………………………………………………………………………………………………. 48 IV.2.4 La commande de SAPF ................……………………………………………………………………… 49 IV.3 Résultat de simulation .............………………………………………………………………………….. 50  Avant le filtrage.......................................................................................................50  Après le filtrage.......................................................................................................52  Charge variable (Rch1 // Rch2)................................................................................54 IV.4 Résumé des résultats...................................................................................................56 IV.5. Interprétation des résultats............................................................................................56  Avant le filtrage...........................................................................................................56  Apres le filtrage...........................................................................................................56  Charge variable (Rch1 // Rch2)...................................................................................57 IV.6 Conclusion…..……………………………………………………………………………………….....………….........57 CHAPITRE V : RESULTATS EXPERIMENTAUX Introduction………………………………………………………………………………………………………………….. 59 V.1 Structure générale .............…………………………………………………………………………………….. 59 V.2 Analyse du système avant la mise en service du filtre ...........………………………………… 61 V.3 Analyse du système après la mise en service du filtre ...............……………………………… 63 V.4 Mise en service du filtre ...........................………………………………………………………………. 66 V.5 Variation de la charge non linéaire ……......................................……………………………….67 V.6 Conclusion…………………………………………………………………………………………………………….. 68 CONCLUSION GENERALE....................................................................................70 INTRODUCTION GENERALE 1 INTRODUCTION GENERALE La qualité de l’électricité est devenue un sujet stratégique pour les compagnies d’électricité, les personnels d’exploitation, de maintenance ou de gestion de sites tertiaires ou industriels, et les constructeurs d’équipements. L’une des propriétés particulières de l’électricité est que certaines de ses caractéristiques dépendent à la fois du producteur / distributeur d’électricité, des fabricants d’équipements et du client. Parmi les principaux phénomènes qui dégradent la Qualité de l’Energie Electrique du client, on trouve les distorsions harmoniques. La problématique des harmoniques dans le réseau électrique, également appelée pollution harmonique, n’est pas un phénomène nouveau. La distorsion harmonique est générée par les charges non linéaires connectées au réseau et qui absorbent des courants non sinusoïdaux. Ces harmoniques de courant vont à leur tour générer des tensions harmoniques aux différents points de connexion au réseau. Dans les systèmes triphasés, Un récepteur triphasé qui n’est pas équilibré et que l’on alimente par un réseau triphasé équilibré conduit à des déséquilibres de tension dus à la circulation de courants non équilibrés dans les impédances du réseau et provoque des courants excessifs au niveau du neutre. Ces courants excessifs, les harmoniques injectés, la présence de puissance réactive, les déséquilibres et autres problèmes générés par ce type de charge conduit à un affaiblissement du rendement global du système et du facteur de puissance. Pour faire face à ce problème, la solution classique qui est connue depuis bien longtemps consiste en l’utilisation des filtres passifs. Cette solution est la plus répandue et pratiquement la plus simple et la moins chère mais le filtrage passif pose certains problèmes : manque d’adaptabilité lors de variations de l’impédance du réseau, de la charge et résonance possible avec l’impédance du réseau et dans certains cas défavorables où cette résonance est excitée, celle-ci peut entraîner une tension harmonique élevée et un courant harmonique important dans la capacité du filtre et dans le réseau. INTRODUCTION GENERALE 2 Une autre solution consiste à mettre en œuvre un filtrage actif afin d’éviter les inconvénients des filtres passifs. Une première solution consiste à connecter le filtre actif en parallèle avec le système polluant : ainsi, il injecte au réseau un courant de même amplitude que celle du courant harmonique à éliminer mais en opposition de phase. Dans le cadre de ce mémoire on s'intéresse à limiter cette pollution dans le cas ou le réseau est dit pollué par composantes harmoniques (distordis) et à la présence du déséquilibre. A cet effet, nous avons structuré notre étude de la manière suivante : Le premier chapitre débute avec la problématique des harmoniques, leur origine, leur caractérisation et leurs conséquences néfastes sur le réseau et sur les récepteurs, est en suite présentée. Ensuite, nous présentons également les solutions classiques et modernes de dépollution avant de faire un choix sur le filtre actif parallèle qui est notre sujet de discussion dans les prochains chapitres. Dans le second chapitre on propose la stratégie de commande qui se base sur les calcules des puissances instantanées. Et à la fin nous étudierons la boucle de verrouillage de phase PLL. Au troisième chapitre, nous étudions la topologie de filtre actif parallèle Pur (SAPF) à structure tension et sa stratégie de commande. Le quatrième chapitre concerne les résultats de l’étude en simulation du filtre actif parallèle sous l’environnement Matlab Simulink. Le dernier chapitre concerne les Résultats expérimentaux du filtre actif parallèle et les comparer avec les résultats de simulation. Une conclusion générale de ce travail ainsi que des perspectives clôturent le document. CHAPITRE I POLLUTION HARMONIQUE, SOLUTIONS DE DEPOLLUTION 4 CHAPITRE I Pollution Harmonique, Solutions De Dépollution Introduction Comme tout générateur d’énergie électrique, un réseau de puissance fournit de l’énergie aux appareils utilisateurs par l’intermédiaire des tensions qu’il maintient à leurs bornes. Il apparaît évident que la qualité de cette énergie dépend de celle de la tension au point de livraison. Cette tension subit généralement beaucoup de perturbations uploads/Finance/ memoire-bennaidja-tarek.pdf