FR2779583A1 - ANTI-POLLUTION SYSTEM FOR ELECTRICAL NETWORK - Google Patents
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Abstract
Description
SYSTEME ANTIPOLLUTION POUR RESEAU ELECTRIQUEANTI-POLLUTION SYSTEM FOR ELECTRICAL NETWORK
DESCRIPTIONDESCRIPTION
Domaine technique La présente invention concerne un système Technical Field The present invention relates to a system
antipollution pour réseau électrique. antipollution for electrical network.
Etat de la technique antérieure Principe de la génération électrique - un réseau avion connu A bord de certains avions, par exemple de type AIRBUS, on trouve actuellement deux types de réseaux électriques: - un réseau alternatif; BACKGROUND OF THE PRIOR ART Principle of electrical generation - a known aircraft network On board certain aircraft, for example of the AIRBUS type, there are currently two types of electrical networks: - an alternative network;
- un réseau continu.- a continuous network.
La génération alternative est assurée, en régime normal, par des alternateurs (IDG ou " Integrated Drive Generator ") couplés aux réacteurs et dont la vitesse d'entraînement est régulée via un The alternative generation is ensured, in normal mode, by alternators (IDG or "Integrated Drive Generator") coupled to the reactors and whose driving speed is regulated via a
système hydraulique (CSD ou " Constant Speed Drive "). hydraulic system (CSD or "Constant Speed Drive").
Ceux-ci fournissent l'énergie électrique triphasée du réseau sous (115/200 V, 400 Hz) et ont une puissance nominale de 90 kVA ou 115 kVA. En cas de panne d'un ou de plusieurs générateurs, une turbine (APU ou " Auxiliary Power Unit "), située à l'arrière de l'appareil, entraîne un générateur de 115 kVA. Si aucune de ces sources n'est disponible, il existe, en dernier secours, un petit alternateur, d'une puissance de l'ordre de 5 kVA, entraîné à l'aide d'une éolienne escamotable. Pour chaque alternateur, l'énergie électrique est transportée à l'aide de câbles de puissance triphasés (" Feeders ") jusqu'aux coeurs électriques, situés sous la cabine de pilotage et à partir desquels sont alimentées des çharges (fours, ventilateurs,...). La tension d'alimentation, en sortie de câble de puissance triphasé, est régulée pour être maintenue à 115 V 2 V. Elle est couramment These supply the three-phase electrical energy of the network under (115/200 V, 400 Hz) and have a nominal power of 90 kVA or 115 kVA. In case of failure of one or more generators, a turbine (APU or Auxiliary Power Unit), located at the rear of the device, drives a generator of 115 kVA. If none of these sources are available, there is, as a last resort, a small alternator, with a power of the order of 5 kVA, driven with a retractable wind turbine. For each alternator, the electrical energy is transported by means of three-phase power cables ("Feeders") to the electrical cores, located under the cockpit and from which fuel (ovens, fans, etc.) are fed. ..). The supply voltage, at the output of the three-phase power cable, is regulated to be maintained at 115 V 2 V. It is commonly
appelée tension " p.o.r. " (" Point Of Regulation "). called "p.o.r." ("Point Of Regulation") voltage.
La génération continue, en régime de fonctionnement normal, est obtenue par conversion de Continuous generation, in normal operating mode, is obtained by conversion of
l'énergie alternative à l'aide de transformateurs- alternative energy using transformers-
redresseurs (TR). Le continu sert principalement à alimenter les calculateurs et les logiques à relais. Si aucune source alternative n'est disponible, deux batteries peuvent prendre en charge cette génération, rectifiers (TR). The continuous is mainly used to power calculators and relay logic. If no alternative source is available, two batteries can support this generation,
avec une autonomie de trente minutes environ. with an autonomy of about thirty minutes.
Le réseau alternatif futur On s'oriente aujourd'hui vers des réseaux alternatifs à fréquence variable, pour s'affranchir de l'utilisation du système hydraulique CSD, qui est un système complexe et coûteux régulant la vitesse d'entraînement des alternateurs afin que ceux-ci fournissent des grandeurs électriques de fréquence fixe quel que soit le régime moteur. En couplant alors directement les alternateurs aux réacteurs, la fréquence du réseau varie en fonction des différentes The future alternative network We are now moving towards variable frequency reciprocating networks, to overcome the use of the CSD hydraulic system, which is a complex and expensive system regulating the drive speed of the alternators so that those These provide electrical quantities of fixed frequency whatever the engine speed. By then directly coupling the generators to the reactors, the frequency of the network varies according to the different
phases de vol, dans une plage allant de 380 à 800 Hz. flight phases, in a range from 380 to 800 Hz.
Jusqu'à présent, la plupart des équipements raccordés au réseau alternatif étaient linéaires (moteurs asynchrones,...) et ne posaient donc pas de problèmes quant à la qualité des courants et des Until now, most of the equipment connected to the AC network was linear (asynchronous motors, ...) and did not pose any problems with the quality of the currents and
tensions réseau.network voltages.
Dans le cadre de l'avion " plus électrique " apparaissent de nouveaux utilisateurs du réseau: actionneurs électriques, moteurs autopilotés,... Ces nouveaux consommateurs ont la particularité de faire appel à des convertisseurs statiques, qui absorbent des courants non sinusoïdaux (charges dites " non linaires ") et altèrent ainsi la qualité du réseau. En outre sur un réseau à fréquence variable, le nombre de charges non linéaires va nécessairement augmenter: en effet, certains équipements n'acceptent pas de fonctionner avec une fréquence d'alimentation variable. C'est pourquoi, afin de les alimenter à fréquence constante, il faut envisager de redresser la tension réseau pour ensuite l'onduler à la fréquence voulue, d'o une augmentation inexorable du nombre de As part of the plane "more electric" appear new users of the network: electric actuators, autopiloted motors, ... These new consumers have the distinction of using static converters, which absorb non-sinusoidal currents (so-called loads "nonlinear") and thus alter the quality of the network. In addition, on a variable frequency network, the number of non-linear loads will necessarily increase: in fact, some devices do not accept to operate with a variable power frequency. Therefore, in order to supply them at constant frequency, it is necessary to consider straightening the network voltage and then waving it at the desired frequency, hence an inexorable increase in the number of
convertisseurs statiques raccordés au réseau. static converters connected to the network.
Influence sur le réseau des harmoniques de courant consommé par les charges non linéaires Chaque phase du réseau peut être modélisée par une source de tension sinusoïdale E, de pulsation Influence on the network of harmonics of current consumed by non-linear loads Each phase of the network can be modeled by a source of sinusoidal voltage E, of pulsation
o, en série avec l'impédance interne Zr du réseau. o, in series with the internal impedance Zr of the network.
Ainsi, les courants harmoniques absorbés par une charge non linéaire 10 ont pour effet de déformer la tension au point de régulation (p.o.r) par l'intermédiaire de l'impédance Zr, comme illustré sur la figure 1: V.=E-Zr(f)*(ifond+Iharm) avec: - E tension sinusoïdale parfaite; - Zr(f) l'impédance du réseau à la fréquence f; - ifond+Iharm le courant absorbé par la charge Thus, the harmonic currents absorbed by a non-linear load 10 have the effect of deforming the voltage at the control point (por) via the impedance Zr, as illustrated in FIG. 1: V. = E-Zr ( f) * (ifond + Iharm) with: - E perfect sinusoidal voltage; - Zr (f) the impedance of the network at the frequency f; - ifond + Iharm the current absorbed by the load
non linaire 10.non-linear 10.
Afin de caractériser la déformation de l'onde de tension V", on utilise le taux de distorsion harmonique en tension, noté THDv et défini par: I vh2 THDv h=2 Vf avec: - Vf valeur efficace du fondamental de V,; - Vh valeur efficace de l'harmonique de rang h In order to characterize the deformation of the voltage wave V ", the voltage harmonic distortion ratio, denoted THDv and defined by: VH2 THDv h = 2 Vf is used with: Vf effective value of the fundamental of V; Vh effective value of the harmonic of rank h
de Vs.of Vs.
Le taux de distorsion harmonique en courant est de même défini par: I: h2 THDi = h=2 If Du fait de la présence d'équipements sensibles aux perturbations électriques, il existe des normes (ABD0013 et DO 160) qui fixent les limites des contenus harmoniques du courant et surtout de la tension réseau. Ces limites actuelles sont les suivantes: - THDv 5 avec (Vh/V1) < 4 % Vh The current harmonic distortion rate is likewise defined by: I: h2 THDi = h = 2 If Due to the presence of equipment sensitive to electrical disturbances, there are standards (ABD0013 and DO 160) which set the limits of harmonic content of the current and especially the network voltage. These current limits are: - THDv 5 with (Vh / V1) <4% Vh
- THDi 30 %.- THDi 30%.
Exemple de cas étudié Sur un réseau à fréquence variable, beaucoup d'équipements doivent être connectés au réseau par l'intermédiaire d'un redresseur. La structure la plus répandue et la plus facile à mettre en oeuvre est un pont de diodes suivi d'une inductance et d'un Example of a studied case On a variable frequency network, many devices must be connected to the network via a rectifier. The most widespread and easiest structure to implement is a diode bridge followed by an inductor and a
condensateur, comme illustré sur la figure 3. capacitor, as shown in FIG.
La charge 10 alimentée par l'étage redresseur 13 est simplement modélisée par une résistance. La valeur de celle-ci est fixée par la puissance de l'équipement que l'on désire représenter (4 kW par exemple pour un ventilateur, cas typique de charge que l'on va considérer). La valeur du condensateur est d'autant plus élevée que la puissance de la charge est élevée. Dans une modélisation du système global, le réseau, vu du point de régulation, est constitué de l'alternateur IDG en série avec le câble de puissance triphasée. Un câble de puissance triphasée externe peut présenter une impédance directe assimilable à une résistance de 40 mQ en série avec une inductance de The load 10 supplied by the rectifier stage 13 is simply modeled by a resistor. The value of this one is fixed by the power of the equipment which one wishes to represent (4 kW for example for a fan, typical case of load which one will consider). The value of the capacitor is even higher than the power of the load is high. In a modeling of the overall system, the network, seen from the control point, consists of the IDG alternator in series with the three-phase power cable. An external three-phase power cable may have a direct impedance comparable to a 40 mΩ resistor in series with an inductance of
pH environ.pH approx.
La tension aux bornes du réseau s'écrit: V,(t) = E(t)- Zri. il(t) - Zrh. ih(t) Vl(t) h=2 Vh(t) The voltage at the terminals of the network is written: V, (t) = E (t) - Zri. he (t) - Zrh. ih (t) Vl (t) h = 2 Vh (t)
(l'indice 1 représente les grandeurs fondamentales). (the index 1 represents the fundamental magnitudes).
E représente le f.e.m. de la machine. E represents the f.e.m. of the machine.
OnIa Zrl = Zd(feeder) + Zl(machine) a:LZrh = Zd(feeder) + Zh(machine) Z1 est l'impédance synchrone de la machine (1 à 2 ohms en unité réduite) et Zh son impédance dite " subtransitoire " (0,1 à 0,15 ohm en unité réduite, OnIa Zrl = Zd (feeder) + Zl (machine) a: LZrh = Zd (feeder) + Zh (machine) Z1 is the synchronous impedance of the machine (1 to 2 ohms in reduced unit) and Zh its impedance called "subtransitory "(0.1 to 0.15 ohm in reduced unit,
pour un alternateur de 90 kVA).for an alternator of 90 kVA).
Pour l'étude des déformations de la tension réseau dues aux charges nonlinéaires alimentées, la source peut ère modélisée par une source de tension parfaite en série avec l'impédance Zrh (voir la figure 2). Dans le cas d'une seule charge non linéaire, connectée au point de régulation par l'intermédiaire d'un câblage triphasé d'impédance donnée, la modélisation du cas étudié est illustrée sur la figure For the study of network voltage deformations due to nonlinear charges, the source can be modeled by a perfect voltage source in series with the impedance Zrh (see Figure 2). In the case of a single non-linear load, connected to the control point via a given three-phase impedance wiring, the modeling of the studied case is illustrated in the figure
3, le réseau étant référencé 11 et la ligne 12. 3, the network being referenced 11 and line 12.
Un logiciel de simulation, par exemple le logiciel SABER tel que décrit dans les documents [1], Simulation software, for example the SABER software as described in documents [1],
[2] et [3] en fin de description, permet de simuler des [2] and [3] at the end of the description, allows to simulate
systèmes physiques de diverses natures et particulièrement des systèmes électriques. La programmation se fait par des schémas filaires intégrant des composants préexistants et des éléments créés par l'utilisateur, décrits par des programmes dont la syntaxe fait appel à un langage comportemental, par exemple le langage MAST tel que décrit dans le physical systems of various kinds and particularly electrical systems. The programming is done by wired diagrams integrating pre-existing components and user-created elements, described by programs whose syntax uses a behavioral language, for example the MAST language as described in FIG.
document [4].document [4].
Le calcul lui-même se fait avec un pas variable. En fonction des valeurs calculées, le simulateur les valide ou revient en arrière en The calculation itself is done with a variable step. Depending on the calculated values, the simulator validates them or goes back
modifiant le pas de calcul.modifying the calculation step.
Pour différentes valeurs de charge, celle-ci pouvant éventuellement représenter plusieurs " petites " charges connectées au point de régulation par l'intermédiaire d'un pont de diodes (le courant de charge global étant le même dans les deux cas), et pour f=400 et 800 Hz, on relève au niveau du courant réseau et de la tension au point de régulation les taux de distorsion harmonique suivants: f 400 Hz 800 Hz 4 KW THDv: 3,8 % THDv 4,3 % THDi: 59 % THDi: 32.% 12 KW THDv: 5,5 % THDv: 8,6 % THDi: 29 % THDi: 24 % KW THDv: 10 % THDv: 15 % THDi: 23 % THDi: 19 % Solutions envisagées pour réduire les perturbations On constate donc que, dès que la puissance absorbée par la (ou les) charge(s) non linéaire(s) dépasse une dizaine de kW, les taux de distorsion prennent des valeurs inacceptables. On peut envisager deux solutions pour diminuer ces taux de distorsion harmonique: * Un redresseur " à absorption sinus ": le pont de diodes de chaque charge non linéaire est remplacé par un convertisseur piloté de façon à ce que les courants qu'il absorbe soient sinusoïdaux (ou du moins le plus possible), en phase avec la tension au For different load values, this may possibly represent several "small" loads connected to the control point via a diode bridge (the overall load current being the same in both cases), and for = 400 and 800 Hz, the following harmonic distortion rates are measured at the mains and the voltage at the control point: f 400 Hz 800 Hz 4 KW THDv: 3.8% THDv 4.3% THDi: 59% THDi: 32.% 12 KW THDv: 5.5% THDv: 8.6% THDi: 29% THDi: 24% KW THDv: 10% THDv: 15% THDi: 23% THDi: 19% Solutions considered to reduce disturbances It can thus be seen that as soon as the power absorbed by the non-linear load (s) exceeds about ten kW, the distortion rates take unacceptable values. We can consider two solutions to reduce these rates of harmonic distortion: * A "sinus absorption" rectifier: the diode bridge of each nonlinear load is replaced by a converter controlled so that the currents it absorbs are sinusoidal (or at least as much as possible), in phase with the voltage at
point de régulation.regulation point.
* Un compensateur parallèle d'harmoniques: on place au point de régulation un dispositif qui compense les harmoniques de courant rejetés par la * A parallel compensator of harmonics: one places at the point of regulation a device which compensates the harmonics of current rejected by the
charge.charge.
Convertisseur à absorption sinusoïdale de courant Un tel convertisseur a pour objet d'assurer le redressement de la tension alternative du réseau tout en absorbant des courants avec un taux de distorsion le plus faible possible, en phase avec la Sinusoidal Current Converter The purpose of such a converter is to provide rectification of the AC mains voltage while absorbing currents with the lowest possible distortion, in phase with the current.
tension réseau.network voltage.
Comme illustré sur les figures 4 et 5, le redresseur 20 est constitué de six interrupteurs 21, 22, 23, 24, 25, 26 formés par des semi- conducteurs SC1, SC2 à fermeture et ouverture commandées, associés As illustrated in FIGS. 4 and 5, the rectifier 20 consists of six switches 21, 22, 23, 24, 25, 26 formed by semiconductors SC1, SC2 with closed and controlled opening, associated
à des diodes D1 et D2.to diodes D1 and D2.
Ce redresseur assure l'échange d'énergie entre le réseau, considéré comme une source de tension alternative 115 V, et un condensateur 30 considéré comme source de tension 'continue. Il est précédé de trois inductances 27, 28, 29 (une par phase), afin d'être piloté en source de courant triphasée par This rectifier ensures the exchange of energy between the network, considered as an alternating voltage source 115 V, and a capacitor 30 considered as a source of continuous voltage. It is preceded by three inductors 27, 28, 29 (one per phase), in order to be driven in three-phase current source by
rapport au réseau.report to the network.
Le redresseur est commandé de façon à ce qu'il absorbe des courants suivant fidèlement des courants sinusoïdaux triphasés de référence isrefl(t), The rectifier is controlled so that it absorbs currents faithfully following three-phase sinusoidal currents of reference isrefl (t),
isref2(t), isref3(t).isref2 (t), isref3 (t).
La création d'une référence de courant sinusoïdale triphasée Isref s'obtient en multipliant une fonction sinusoïdale triphasée unitaire Stu, en phase avec les tensions du réseau, par l'amplitude I're du The creation of a three-phase sinusoidal current reference Isref is obtained by multiplying a three-phase sinusoidal unit function Stu, in phase with the mains voltages, by the amplitude Ire
courant désiré.desired current.
L'amplitude Isref est obtenue en sortie d'un circuit 31 régulateur de Vc (PI = propotionnel et intégral). Le principe de fonctionnement de ce redresseur est illustré la figure 5, les grandeurs The amplitude Isref is obtained at the output of a regulator circuit 31 of Vc (PI = propotional and integral). The operating principle of this rectifier is illustrated in FIG.
électriques utilisées étant illustrées sur la figure 6. used, being illustrated in Figure 6.
Pour maintenir la tension Vó à une valeur constante, on utilise une régulation, comme illustré sur la figure 7, p,(t) étant la puissance active instantanée côté réseau et Isref l'amplitude du courant désiré. La constante d'intégration Ti est choisie To maintain the voltage V 0 at a constant value, regulation is used, as illustrated in FIG. 7, where p, (t) being the instantaneous active power on the mains side and Isref the amplitude of the desired current. The integration constant Ti is chosen
égale à la constante de temps t du système Ti=t=(RC)/2. equal to the time constant t of the system Ti = t = (RC) / 2.
Pour réaliser la synthèse, d'un signal sinusoïdal triphasé unitaire en phase avec la tension réseau, on filtre tout d'abord les trois tensions au point de régulation afin d'en extraire les fondamentaux. Le filtre utilisé est un filtre de Butterworth d'ordre 4, de fréquence de coupure To achieve the synthesis of a unitary three-phase sinusoidal signal in phase with the mains voltage, the three voltages at the control point are first filtered in order to extract the fundamentals. The filter used is a Butterworth filter of order 4, cutoff frequency
fc = lkHz et de pente -80 dB/décade. fc = lkHz and slope -80 dB / decade.
On obtient alors, pour chaque phase, un signal sinusoïdal à la fréquence du fondamental de la tension au point de régulation (variable entre 380 et 800 Hz), mais déphasé avec ce dernier. Pour " recaler " ce signal en phase avec la tension, on le projette dans le repère fixe diphasé (a, A) et on calcule l'angle ' du vecteur tournant obtenu (par rapport à l'axe c). On déphase alors cet angle de manière à compenser le déphasage introduit par le filtre de Butterworth, ce We then obtain, for each phase, a sinusoidal signal at the fundamental frequency of the voltage at the control point (variable between 380 and 800 Hz), but out of phase with the latter. To "recalibrate" this signal in phase with the voltage, it is projected in the fixed two-phase reference (a, A) and the angle of the rotary vector obtained (with respect to the axis c) is calculated. This angle is then expanded to compensate for the phase shift introduced by the Butterworth filter.
déphasage étant variable avec la fréquence du réseau. phase shift being variable with the frequency of the network.
L'angle 0 obtenu est celui du fondamental de la tension The angle 0 obtained is that of the fundamental of the voltage
au point de régulation.at the point of regulation.
Ses passages successifs par 0 permettent de connaître en permanence la fréquence du réseau et donc de calculer, à la fin de chaque période, le déphasage à Its successive passages by 0 make it possible to know continuously the frequency of the network and thus to calculate, at the end of each period, the phase shift at
introduire sur y lors de la période suivante. introduce on y during the next period.
On obtient ensuite la sinusoïde triphasée unitaire (sl(t), s2(t), s3(t)) en phase avec la tension réseau par: The unitary three-phase sinusoid (sl (t), s2 (t), s3 (t)) is then obtained in phase with the network voltage by:
(sl(t), s2(t), s3(t)) = (cose, cos(O-2ir/3), cos(O-47c/3)). (sl (t), s2 (t), s3 (t)) = (cos, cos (O-2ir / 3), cos (O-47c / 3)).
La figure 8 illustre la synthèse d'une sinusoïde triphasée unitaire en phase avec la tension réseau. Le redresseur peut prendre huit états différents, résumés dans le tableau suivant: ETAT t1 t2 t3 VcSl Vcó2 Vcs 3 FIG. 8 illustrates the synthesis of a unitary three-phase sinusoid in phase with the network voltage. The rectifier can take eight different states, summarized in the following table: STATUS t1 t2 t3 VcSl Vcó2 Vcs 3
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0
1 1 O O 2Vc/3 -Vc/3 -Vc/3 2 0 1 O -Vc/3 2Vc/3 -Vc/3 3 1 1 O Vc/3 Vc/3 -2Vc/3 4 O O 1 -Vc/3 -Vc/3 2Vc/3 1 0 1 Vc/3 -2Vc/3 Vc/3 6 O 1 1 -2Vc/3 Vc/3 Vc/3 1 1 OO 2Vc / 3 -Vc / 3 -Vc / 3 2 0 1 O -Vc / 3 2Vc / 3 -Vc / 3 3 1 1 O Vc / 3 Vc / 3 -2Vc / 3 4 OO 1 -Vc / 3 -Vc / 3 2Vc / 3 1 0 1 Vc / 3 -2 Vc / 3 Vc / 3 6 O 1 1 -2 Vc / 3 Vc / 3 Vc / 3
7 1 1 1 O O O7 1 1 1 O O O
La matrice qui permet d'exprimer les -+ coordonnées d'un vecteur triphasé X dans le repère fixe diphasé (a,a) est la suivante: n = 2 2] The matrix that makes it possible to express the - + coordinates of a three-phase vector X in the two-phase fixed reference frame (a, a) is the following: n = 2 2]
P(2,3) 2V 2P (2,3) 2V 2
2 22 2
Ainsi, pour chaque état du redresseur, on peut représenter les tensions Vó,,, Vó2, Vó,3 par un vecteur dans le repère (a, 3). Le tableau suivant et la figure 9 rappellent quelles sont les valeurs possibles du module de l'argument de ce vecteur en fonction de Thus, for each state of the rectifier, it is possible to represent the voltages V 0, V 2, V 0, 3 by a vector in the reference (a, 3). The following table and FIG. 9 recall what are the possible values of the module of the argument of this vector as a function of
l'état n du redresseur.the state n of the rectifier.
ETAT O 1 2 3 4 5 6 7STATE O 1 2 3 4 5 6 7
cn)I -Vc jVc Vc Vc v Vc A4V '- Non 0Nn 27 3 2n 3 Non Ar4CSf> ndéfini 3 3 défini L'équation qui, à tout instant, régit l'évolution du courant absorbé par le convertisseur est: d Is(t) ---' -+ L ds() - Vs(t) - Vcs(t) (1) dt Le système des tensions simples du réseau s'écrit: Vsi(t) =Vs-, cos(,ot) Vs2(t) = Vs/- cos(<ot -2) vs3(t) = Vs 2 cos(cot -3 Dans le repère (a, A),- ce système donne un vecteur tournant: Vs(t)[ Vs (t)Vs3eicOt v5p(t)j Graphiquement, l'équation (1) est donc représentée, à un instant et pour un état quelconque du redresseur (état 3 par exemple), par les vecteurs de la The equation which at any moment governs the evolution of the current absorbed by the converter is: d Is ((cn) Vc Vc V Vc A4V '- No 0Nn 27 3 2n 3 No t) --- '- + L ds () - Vs (t) - Vcs (t) (1) dt The system of the simple voltages of the network is written: Vsi (t) = Vs-, cos (, ot) Vs2 (t) = Vs / - cos (<ot -2) vs3 (t) = Vs 2 cos (cot -3 In the frame (a, A), - this system gives a rotating vector: Vs (t) [Vs (t) Vs3eicOt v5p (t) j Graphically, equation (1) is thus represented, at a moment and for any state of the rectifier (state 3 for example), by the vectors of the
figure 9.figure 9.
Si on considère un intervalle de temps [to, tj] tel que la variation du courant dans cet intervalle puisse être considérée comme linéaire (t1 - to " -): 2=t -> Is Is(t) = Is(to) + At. dt to' t On suppose IS(to) Isref (t0) Il existe un unique vecteur qui, appliqué aux bornes de L, permet d'avoir: IS(tî) = Isref(tl) On note: SL ds] dt ce vecteur. On note également: If we consider a time interval [to, tj] such that the variation of the current in this interval can be considered as linear (t1 - to "-): 2 = t -> Is Is (t) = Is (to) + At. Dt to 't We suppose IS (to) Isref (t0) There exists a unique vector which, applied at the limits of L, makes it possible to have: IS (ti) = Isref (tl) We note: SL ds] dt this vector, we also note:
P,....P7P .... P7
les sept vecteurs ^L dI4s tdtJthe seven vectors ^ L dI4s tdtJ
possibles à t = to.possible at t = to.
On régule la valeur de V, à 300 ou 400 V, suivant la dynamique (c'est-àdire les variations de We control the value of V, at 300 or 400 V, according to the dynamics (that is to say the variations of
courant possibles) nécessaires au système. current possible) required for the system.
Commande vectorielle temps réel du redresseur En vue d'optimiser la fréquence de commutation des interrupteurs et ainsi de réduire les pertes par commutations du convertisseur, on peut utiliser une commande vectorielle comme décrit dans le Real-time vector control of the rectifier In order to optimize the switching frequency of the switches and thus to reduce the switching losses of the converter, vector control can be used as described in FIG.
document référencé [5].referenced document [5].
Cette commande fonctionne ici en temps réel avec une fréquence de décision fe = 100 kHz: toutes This command works here in real time with a decision frequency fe = 100 kHz: all
les 10 gs.the 10 gs.
Un document référencé [6] décrit un tel convertisseur à absorption sinus, sous contrôle vectoriel. On note L s le vecteur qui, appliqué aux dt bornes de L pendant te, permet d'avoir entre deux instants to = kte et t, = to + te la relation: A referenced document [6] describes such a sinus absorption converter under vector control. We denote by L s the vector which, applied to the dst terminals of L during te, allows to have between two instants to = kte and t, = to + te the relation:
-4 -+-4 - +
I s(t1) =Isref(to) (2) soit: Is(to) + te L dtI: sref(to) (3) lOd Au vecteur L dJ correspond un unique vecteur d'entrée du redresseur, noté Vcs*(t0) et donné par dt Vs(to) - Vcs*(to). D'après l'équation (3), ce vecteur est donc déterminé par: I s (t1) = Isref (to) (2) is: Is (to) + te L dtI: sref (to) (3) 10d To vector L dJ corresponds to a single input vector of the rectifier, denoted Vcs * ( t0) and given by dt Vs (to) - Vcs * (to). According to equation (3), this vector is thus determined by:
Vcs*(to) = Vcs(to) - (L/te). I sref(to) - Is(to). Vcs * (to) = Vcs (to) - (L / te). I sref (to) - Is (to).
En appliquant ce vecteur pendant te à l'entrée du redresseur, on réalise donc la relation (2) By applying this vector during te to the rectifier input, the relation (2) is thus realized
-4 -4 -4-4 -4 -4
Is(ti) = Isref(to). Ainsi, parmi les sept vecteurs V cs possibles, on choisit d'appliquer une combinaison linéaire temporelle de trois vecteurs, les deux vecteurs adjacents à Vcs(to) Vsal(to) et Vsa2(to) dans le repère (ac, À) et le vecteur nul, de façon à réaliser la Is (ti) = Isref (to). Thus, among the seven vectors V cs possible, we choose to apply a linear temporal combination of three vectors, the two vectors adjacent to Vcs (to) Vsal (to) and Vsa2 (to) in the frame (ac, To) and the null vector, so as to realize the
relation (2).relation (2).
Les temps d'application des différents vecteurs sont limités, en valeur minimale, à 1 gs, afin d'avoir des temps de conduction des interrupteurs commandés suffisamment élevés et compatibles avec les The application times of the different vectors are limited, in minimum value, to 1 gs, in order to have conduction times of the controlled switches sufficiently high and compatible with the
technologies existantes.existing technologies.
Le principe de fonctionnement de cette The operating principle of this
commande est illustré sur la figure 11. control is shown in Figure 11.
Dans l'exemple de représentation vectorielle In the vector representation example
--4 -4 -+ -->--4 -4 - + ->
de la figure 12: Vcsal(to) = Vcs(3) et Vcsa2(to) = Vcs(2). of Figure 12: Vcsal (to) = Vcs (3) and Vcsa2 (to) = Vcs (2).
Les paramètres de simulation sont: C = 1 000 gF, L = 200 AH et Vcref = 300 V. Sans filtrage, les harmoniques HF dus aux The simulation parameters are: C = 1000 gF, L = 200 AH and Vcref = 300 V. Without filtering, the HF harmonics due to
commutations sont cette fois centrés sur 100 kHz. this time switches are centered on 100 kHz.
Un simple filtre LC non amorti, de fréquence de, résonance f = 15 kHz (1 = 35 aH, C = 3.2 gF), A simple unamortized LC filter, of resonance frequency f = 15 kHz (1 = 35 aH, C = 3.2 gF),
suffit à éliminer suffisamment ces harmoniques HF. suffices to eliminate sufficiently these HF harmonics.
On relève les taux de distorsion suivants: < 400 Hz 800 Hz Pch 4 KW THDv; 1 % THDv 0,9 % THDi 3,8 % THDi 3,3 % 12 KW THDv 1% THDv = 1,2 % THDi 1,1 % THDi î 1,4 % Les inconvénients de convertisseurs à absorption sinusoïdale de courant, pilotés en temps réel à l'aide de la commande vectorielle, sont son poids et son coût, toutes les charges non linéaires devant alors être remplacées par ces convertisseurs. L'invention a pour objet un système de génération électrique utilisant un compensateur parallèle d'harmoniques permettant à lui seul de réduire les perturbations produites par un ensemble de charges non linéaires et donc de ne pas présenter les The following distortion rates are found: <400 Hz 800 Hz Pch 4 KW THDv; 1% THDv 0.9% THDi 3.8% THDi 3.3% 12 KW THDv 1% THDv = 1.2% THDi 1.1% THDi 1.4% The disadvantages of current sinusoidal absorption converters, controlled in real time using the vector control, are its weight and cost, all non-linear loads must then be replaced by these converters. The subject of the invention is an electrical generation system using a parallel harmonic compensator which alone makes it possible to reduce the disturbances produced by a set of non-linear loads and therefore not to present the
inconvénients du convertisseur décrit ci-dessus. disadvantages of the converter described above.
Exposé de l'invention La présente invention concerne un système antipollution pour réseau électrique dans lequel la génération alternative est assurée, en régime normal, par au moins un alternateur qui fournit l'énergie électrique triphasée du réseau, celle- ci étant transportée à l'aide d'un câble de puissance triphasée, l'alimentation en sortie de ce câble, appelé " point de régulation ", qui est régulée, permettant d'alimenter au moins une charge, le réseau alternatif étant un réseau à fréquence fixe ou variable, ledit système comprenant au moins une charge non linéaire alimentée par ce réseau, caractérisé en ce que ledit système comprend au moins un dispositif de compensation parallèle des harmoniques de courant générés par au moins ce(ou ces) charge(s) non linéaire(s), ledit dispositif absorbant les courants harmoniques Ic,(t) en opposition de phase avec les harmoniques des courants DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an antipollution system for an electrical network in which the alternative generation is ensured, under normal conditions, by at least one alternator which supplies the three-phase electrical energy of the network, the latter being transported to the using a three-phase power cable, the output power of this cable, called "control point", which is regulated, to supply at least one load, the alternating network being a fixed or variable frequency network, said system comprising at least one non-linear load fed by this network, characterized in that said system comprises at least one device for parallel compensation of the current harmonics generated by at least this (or these) non-linear load (s) , said device absorbing the harmonic currents Ic, (t) in phase opposition with the harmonics of the currents
pollués Ich(t) de la (ou des) charge(s). polluted Ich (t) of the (or) charge (s).
Avantageusement le dispositif de compensation parallèle comprend au moins un redresseur piloté en Advantageously, the parallel compensation device comprises at least one rectifier driven in
courant associé à un condensateur. current associated with a capacitor.
Ce redresseur peut être constitué de six interrupteurs formés par des semi-conducteurs à fermeture et ouverture commandées, associés à des diodes, précédés de trois inductances: une par phase, ce redresseur assurant l'échange d'énergie entre le This rectifier may consist of six switches formed by controlled closing and opening semiconductors, associated with diodes, preceded by three inductors: one per phase, this rectifier ensuring the exchange of energy between the
réseau et le condensateur.network and the capacitor.
Avantageusement ce redresseur est piloté par une commande vectorielle, la référence triphasée que suit le courant absorbé par le dispositif de compensation correspondant aux anti-harmoniques du Advantageously, this rectifier is controlled by a vector control, the three-phase reference that follows the current absorbed by the compensation device corresponding to the anti-harmonics of the
courant de charge.charging current.
Dans un mode de réalisation, le système de l'invention comprend des moyens d'extraction en temps In one embodiment, the system of the invention comprises time extraction means
réel du courant de charge.real load current.
Avantageusement un module de calcul de Fourier est activé à la fin de chaque période du réseau. Avantageusement chaque redresseur piloté en Advantageously, a Fourier calculation module is activated at the end of each period of the network. Advantageously, each rectifier driven in
courant compense au moins un harmonique. current compensates for at least one harmonic.
Le module de calcul de Fourier peut comprendre: - des moyens de détection de passage par zéro de l'angle 0 du réseau; - des moyens de calcul des coefficients de Fourier de ich: ah et bh; The Fourier calculation module may comprise: means for detecting zero crossing of the angle θ of the network; means for calculating the Fourier coefficients of ich: ah and bh;
- des moyens de mise sous forme Ih cos(hot - means of putting into form Ih cos (hot -
4h);4h);
- des moyens d'avance de phase.- Phase advance means.
Avantageusement le système de l'invention peut comprendre trois compensateurs. Par exemple, on peut mettre en oeuvre un système comprenant: - un compensateur pour les harmoniques de rangs 5, 7, 11 et 13; - un compensateur pour les harmoniques de rangs 17 et 19; - un compensateur pour les harmoniques de rangs 23 et 25; de manière à compenser tous les premiers harmoniques du Advantageously, the system of the invention may comprise three compensators. For example, it is possible to implement a system comprising: a compensator for harmonics of ranks 5, 7, 11 and 13; a compensator for harmonics of ranks 17 and 19; a compensator for harmonics of ranks 23 and 25; in order to compensate for all the first harmonics of
courant de charge.charging current.
Dans un exemple de réalisation ledit système comprend: - un module DSP chargé de générer, toutes les gs, les trois courants de référence du compensateur qui, à partir des courants de charge et des tensions réseau échantillonnés à une fréquence fe = 100 kHz, assure la régulation de la tension continue, le filtrage numérique des tensions réseau et le calcul des harmoniques absorbés par la charge à la fin de chaque période du réseau; - un module FPGA chargé d'assurer la commande vectorielle du redresseur, l'acquisition des entrées de ce module étant synchronisée avec la génération des In an exemplary embodiment, said system comprises: a DSP module responsible for generating, all gs, the three reference currents of the compensator which, based on load currents and network voltages sampled at a frequency fe = 100 kHz, ensures the regulation of the DC voltage, the digital filtering of the network voltages and the calculation of the harmonics absorbed by the load at the end of each period of the network; an FPGA module responsible for ensuring the vector control of the rectifier, the acquisition of the inputs of this module being synchronized with the generation of the
sorties du module DSP.DSP module outputs.
Le système de l'invention ne présente pas l'inconvénient d'un redresseur à " absorption sinus ", vu qu'il permet à lui seul de réduire les perturbations produites par un ensemble de charges non linéaires. A l'aide de la commande vectorielle optimisée et en utilisant la méthode de compensation par extraction en temps réel des harmoniques du courant de charge, les performances obtenues sont satisfaisantes sur toute la plage de puissance de charge et de fréquence considérée (0 - > 70 kW, 400 -> 800 Hz). Cette solution reste compatible avec les technologies disponibles actuellement. Le système de l'invention ne se limite pas aux réseaux électriques installés à bord d'un avion. Il est aussi applicable dans de multiples autres domaines o l'énergie électrique alternative est utilisée pour alimenter des charges polluantes (distribution électrique grand public, navires, trains...) The system of the invention does not have the disadvantage of a "sinus absorption" rectifier, since it alone makes it possible to reduce the disturbances produced by a set of non-linear loads. Using the optimized vector control and using the real-time extraction method of the harmonics of the load current, the performances obtained are satisfactory over the entire range of load power and frequency considered (0 -> 70 kW, 400 -> 800 Hz). This solution is compatible with currently available technologies. The system of the invention is not limited to the electrical networks installed on board an aircraft. It is also applicable in many other fields where alternative electrical energy is used to feed polluting loads (consumer electrical distribution, ships, trains ...)
Brève description des figuresBrief description of the figures
- La figure 1 illustre la modélisation d'une phase du réseau sur laquelle est branchée une charge non linéaire; - la figure 2 illustre la modélisation du réseau considéré vu du point de régulation; - la figure 3 illustre-la modélisation d'un système déterminé; - les figures 4 et 5 illustrent respectivement un bras de pont et le principe de fonctionnement d'un redresseur à absorption sinusoïdale; - la figure 6 illustre les grandeurs électriques utilisées; - la figure 7 illustre la régulation de tension continue; - la figure 8 illustre la synthèse d'une sinusoïde triphasée unitaire en phase avec la tension réseau; - la figure 9 illustre le vecteur Vcs(n) et la représentation de l'équation (1) dans le repère (a, 3); - la figure 10 illustre un double filtre RC amorti; - la figure 11 illustre le principe d'une commande vectorielle; - la figure 12 illustre un exemple de représentation vectorielle; - la figure 13 illustre le système de l'invention; - la figure 14 illustre une boucle de régulation de la tension Vc; - la figure 15 illustre la compensation de la puissance réactive consommée par la charge; - la figure 16'illustre un premier mode de réalisation du système de l'invention; - la figure 17 illustre une boucle de régulation de Vó; - la figure 18 illustre un second mode de réalisation du système de l'invention; - la figure 19 illustre le calcul des FIG. 1 illustrates the modeling of a phase of the network on which a non-linear load is connected; FIG. 2 illustrates the modeling of the considered network as seen from the control point; FIG. 3 illustrates the modeling of a given system; - Figures 4 and 5 respectively illustrate a bridge arm and the operating principle of a sinusoidal absorption rectifier; FIG. 6 illustrates the electrical quantities used; FIG. 7 illustrates the DC voltage regulation; FIG. 8 illustrates the synthesis of a unitary three-phase sinusoid in phase with the network voltage; FIG. 9 illustrates the vector Vcs (n) and the representation of equation (1) in reference system (a, 3); FIG. 10 illustrates a dual damped RC filter; - Figure 11 illustrates the principle of a vector control; FIG. 12 illustrates an example of a vector representation; FIG. 13 illustrates the system of the invention; FIG. 14 illustrates a regulation loop of the voltage Vc; FIG. 15 illustrates the compensation of the reactive power consumed by the load; FIG. 16 illustrates a first embodiment of the system of the invention; FIG. 17 illustrates a regulation loop of V0; FIG. 18 illustrates a second embodiment of the system of the invention; - Figure 19 illustrates the calculation of
harmoniques à compenser; -harmonics to compensate; -
- la figure 20 illustre un exemple de réalisation pratique du système de l'invention; Exposé détaillé de modes de réalisation L'invention concerne un système antipollution FIG. 20 illustrates an exemplary practical embodiment of the system of the invention; DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS The invention relates to an antipollution system
pour réseau électrique.for electrical network.
L'objet de l'invention est de parvenir à compenser les harmoniques générés par une (ou plusieurs) charge(s) non linéaire(s), tel que décrit précédemment (pont de diodes + capacité + inductance + The object of the invention is to compensate for the harmonics generated by one (or more) non-linear load (s), as previously described (diode bridge + capacitance + inductance +
résistance)ou tout autre type de charges polluantes. resistance) or any other type of polluting load.
Afin de rendre les courants du réseau sinusoïdaux, le système de l'invention comprend au moins un compensateur parallèle qui absorbe des courants harmoniques ice(t) en opposition de phase avec les harmoniques des courants pollués ich(t) de la charge. Le schéma de principe d'un tel montage est illustré sur la figure 13. Comme le montre cette figure, on prend la convention récepteur pour la charge et le compensateur et la convention générateur pour le réseau. Un premier mode de réalisation du système de l'invention est illustré à la figure 16, en utilisant les mêmes références que celles de la figure 3. La structure du compensateur est analogue à celle du convertisseur à absorption sinusoïdale de courant: on utilise un redresseur piloté en courant 40, associé à un condensateur C. Pour piloter celui-ci, on utilise une commande vectorielle optimisée 41. Mais la référence triphasée Isref, que suit le courant absorbé par le compensateur, n'est plus sinusoïdale; elle correspond aux " antiharmoniques " du courant de charge. Dans ce mode de réalisation les interrupteurs sont considérés comme étant parfaits et bicommandables, mais on prend en compte les pertes globales du compensateur, en plaçant une résistance Rpe en parallèle avec le condensateur C. Les pertes du In order to make the currents of the sinusoidal network, the system of the invention comprises at least one parallel compensator which absorbs harmonic currents ice (t) in opposition to the harmonics of the polluted currents ich (t) of the load. The schematic diagram of such an arrangement is illustrated in FIG. 13. As shown in this figure, the receiver convention for the load and the compensator and the generator convention for the network is taken. A first embodiment of the system of the invention is illustrated in FIG. 16, using the same references as those of FIG. 3. The structure of the compensator is similar to that of the sinusoidal current absorption converter: a rectifier is used current-driven 40, associated with a capacitor C. To drive it, using an optimized vector control 41. But the three-phase reference Isref, which follows the current absorbed by the compensator, is no longer sinusoidal; it corresponds to the "antiharmonics" of the charging current. In this embodiment the switches are considered perfect and bicommandables, but we take into account the overall losses of the compensator, placing a resistor Rpe in parallel with the capacitor C. The losses of the
compensateur sont estimées à 300 W environ. compensator are estimated at approximately 300 W.
La capacité du condensateur C côté continu du compensateur est, par exemple, égale à 1 000 gF, afin The capacity of capacitor C on the continuous side of the compensator is, for example, equal to 1000 gF, in order to
d'avoir une bonne qualité de tension continue. to have a good quality of continuous voltage.
Compensation par asservissement indirect des courants du réseau à une sinusoide triphasée de référence Dans ce premier mode de réalisation on asservit les courants du réseau à une sinusoïde triphasée de référence Isref(t), en phase avec la tension au point de régulation. La référence triphasée du courant qu'absorbe le redresseur piloté en courant est alors: Icsref(t) = Isref(t) - Ich(t) La référence du courant réseau Isref(t),de même que pour l'absorption sinus, est obtenue grâce à la régulation (42) de la tension continue Vc du redresseur, nécessaire à son bon fonctionnement. Cette régulation est là encore basée sur un bilan de puissances instantanées entre l'entrée et la sortie du redresseur 40, qui donne la relation suivante: Vc2 (P)= Rpe Pcs RpeC + 2 p o Rpe est la résistance correspondant aux pertes du compensateur. En supposant les courants réseau parfaitement sinusoïdaux et confondus avec leur référence triphasée I sref(t), on a toujours ps(t) = 3V. sre -f En notant Pch la puissance active instantanée consommée par la charge 10, on a désormais p.(t) = pcs(t) + pch(t). La boucle de régulation est Compensation by indirect servo-control of the mains currents to a reference three-phase sinusoid In this first embodiment, the mains currents are slaved to a three-phase reference sinusoid Isref (t), in phase with the voltage at the control point. The three-phase reference of the current absorbed by the current-driven rectifier is then: Icsref (t) = Isref (t) - Ich (t) The reference of the network current Isref (t), as for the sinus absorption, is obtained by regulating (42) the DC voltage Vc of the rectifier, necessary for its proper operation. This regulation is again based on an instantaneous power balance between the input and the output of the rectifier 40, which gives the following relation: Vc2 (P) = Rpe Pcs RpeC + 2 p o Rpe is the resistance corresponding to the losses of the compensator. Assuming the perfectly sinusoidal network currents and merged with their three-phase reference I sref (t), we always have ps (t) = 3V. By noting Pch the instantaneous active power consumed by the load 10, we now have p (t) = p (t) + pch (t). The regulation loop is
illustrée sur la figure 14.illustrated in Figure 14.
La puissance pch apparaît comme une The power pch appears as a
perturbation.disturbance.
De même que précédemment, la référence sinusoïdale triphasée Isref du courant réseau est obtenue en multipliant (44) Isref par une fonction sinusoïdale triphasée unitaire Stu (43) en phase avec la tension réseau. Cette dernière est alors synthétisée. Le compensateur ne fait pas qu'absorber les " anti- harmoniques " du courant de charge, puisqu'il replace le courant Is en phase avec la -tension Vs. Il compense également la puissance réactive consommée par la charge. Comme illustré sur la figure 15, le vecteur ) i comp (fond) (" fond " pour composante fondamentale) permet de passer d'un vecteur ih (fond) à un vecteur As before, the three-phase sinusoidal reference Isref of the grid current is obtained by multiplying (44) Isref by a sinusoidal three-phase unit function Stu (43) in phase with the grid voltage. The latter is then synthesized. The compensator does not only absorb the "harmonic" charge current, since it puts the current Is in phase with the voltage Vs. It also compensates for the reactive power consumed by the load. As illustrated in FIG. 15, the vector i comp (background) ("background" for fundamental component) makes it possible to go from a vector ih (background) to a vector
iréseau en phase avec la tension p.o.r. network in phase with the voltage p.o.r.
Le compensateur consomme une puissance active faible, correspondant à ses pertes: Pcomp=3.Vp.o.r. Icomp(fond).sin(6), de l'ordre de 300 W; et fournit une puissance réactive opposée à celle consommée par la charge: The compensator consumes a weak active power, corresponding to its losses: Pcomp = 3.Vp.o.r. Icomp (background) .sin (6), of the order of 300 W; and provides a reactive power opposite to that consumed by the load:
15. Qcomp=3.Vp.o.r. Icomp(fond).sin(6) = 3.Vp.o.r. Ich(fond).sin(,). 15. Qcomp = 3.Vp.o.r. Icomp (background) .sin (6) = 3.Vp.o.r. Ich (background) .sin (,).
Plusieurs charges non linéaires peuvent être connectées au point de régulation et peuvent fonctionner à des instants différents. La régulation de V, doit. donc être robuste vis-à-vis des variations de la puissance active Pch consommée par l'ensemble des charges. La puissance active instantanée consommée par la charge s'écrit sous la forme Pch(t) = Pch + Pch(t), Pch(t) étant la puissance fluctuante absorbée par la charge et résultant de la composition des harmoniques de rangs Several non-linear loads can be connected to the control point and can operate at different times. The regulation of V, must. therefore be robust vis-a-vis variations in the active power Pch consumed by all loads. The instantaneous active power consumed by the load is written in the form Pch (t) = Pch + Pch (t), Pch (t) being the fluctuating power absorbed by the load and resulting from the composition of the harmonics of ranks
différents de la tension et du courant de charge. different from the voltage and charging current.
RC * Si on choisit xi = T = -, on dimensionne le régulateur pour que la réponse de Vó à un échelon de Vcref, en dehors de toute variation de la perturbation Pch, soit rapide: RC * If one chooses xi = T = -, one dimensionizes the regulator so that the answer of Vó with a step of Vcref, outside any variation of the perturbation Pch, is fast:
(p) =, avec - 2ms.(p) =, with - 2ms.
c2ref 1+ -p a ac2ref 1+ -p a a
Lors d'un échelon de Pch, l'erreur s = Vc2 - VC2ref répond alors à Pch selon la fonction de transfert: R( T)p H(p) = E During a Pch step, the error s = Vc2 - VC2ref then responds to Pch according to the transfer function: R (T) p H (p) = E
(p) = a Pch (1 + 'rP 1 ± p a P avec: - C = 1 000 gF, Vcref = 400 V; - Rpe = 500 Q pour avoir des Pertes 300 W. on a: t = 250 ms, et: FI ( a) Pch (1 + Tp) .Lors d'un échelon de Pch, s tend vers 0 avec une constante de temps de 250 ms, ce qui est trop lent pour l'application considérée (la compensation est (p) = a Pch (1 + 'rP 1 ± pa P with: - C = 1000 gF, Vcref = 400 V, - Rpe = 500 Q to have losses 300 W. we have t = 250 ms, and : FI (a) Pch (1 + Tp). At a Pch step, s tends to 0 with a time constant of 250 ms, which is too slow for the application in question (the compensation is
" perdue " pendant plusieurs centaines de ms). "lost" for several hundred ms).
RC * Si on choisit -i T = -, on a: Rti p Ho (p (P) =C a i Pch 1 + 'rip + RC T 2 2 a Plus Ti diminue et plus une erreur tend rapidement vers 0. En effet, en diminuant Ti, on augmente le gain intégral, donc l'erreur diminue plus rapidement. On choisit ci = 0,015, ce qui permet à l'erreur de s'annuler en 40 ms environ, sans oscillations, lors d'un échelon de puissance de charge RC * If one chooses -i T = -, one has: Rti p Ho (p (P) = C ai Pch 1 + 'rip + RC T 2 2 a More Ti decreases and more an error tends quickly towards 0. Indeed by decreasing Ti, the integral gain is increased, thus the error decreases more rapidly, choosing ci = 0.015, which allows the error to cancel in approximately 40 ms, without oscillations, during a step of charge power
de 12 kW.12 kW.
La réponse de Vc à un échelon de Vcref n'est, alors, plus satisfaisante (dépassement, temps de réponse élevé,..). Ceci n'est pas gênant car, en régime permanent, Vcref est fixe et seule la robustesse de la régulation vis-à-vis des variations de charge importe. De plus, la mise sous tension du compensateur ne se réalise pas avec un échelon de Vcref mais avec un signal approprié permettant d'amener, sans problèmes, The response of Vc to a step of Vcref is, then, more satisfactory (overshoot, high response time, ..). This is not a problem because, in steady state, Vcref is fixed and only the robustness of the regulation with respect to load variations matters. Moreover, the tensioning of the compensator is not realized with a Vcref step but with an appropriate signal allowing to bring, without problems,
V, à sa valeur de référence.V, at its reference value.
On considère le cas d'une seule charge polluante connectée au point de régulation dont la puissance consommée varie et peut donc représenter un ensemble de charges identiques de puissances plus Consider the case of a single pollutant load connected to the control point whose power consumption varies and can therefore represent a set of identical loads of powers more
faibles.low.
On choisit Vcref = 400 V et L = 80 gH, ce qui permet au compensateur d'avoir une dynamique satisfaisante pour l'ensemble des puissances considérées. Tout comme pour l'absorption sinusoïdale, on place au point de régulation un filtre passif qui permet d'éliminer sur le courant les harmoniques HF dus au découpage du redresseur. La structure choisie est celle de la figure 10, avec les mêmes valeurs de We choose Vcref = 400 V and L = 80 gH, which allows the compensator to have a satisfactory dynamic for all the powers considered. As for the sinusoidal absorption, a passive filter is placed at the control point which allows to eliminate on the current the HF harmonics due to the switching of the rectifier. The chosen structure is that of Figure 10, with the same values of
composants.components.
On constate alors que le premier mode de réalisation du système de l'invention permet d'obtenir des résultats satisfaisants jusqu'à une puissance de charge de 20 kW environ. On relève en effet: 400 Hz 800 Hz Pch -_ KW THDv: 2 % THDv: 4,5 % THDi: 6,5 % THDi: 10 % KW THDv: 3,2 % THDv: 5,8 % THDi: 5,6 % THDi: 9 % KW THDv: 4,5 % THDv: 8,5 % THDi: 5,2 % THDi: 9,5 % Un problème de ce premier mode de réalisation réside dans les 10 As de retard introduites par la commande du redresseur. La référence étant suivie avec 10 as de retard, chaque harmonique généré par le compensateur est déphasé avec sa référence, ce déphasage augmentant avec le rang de l'harmonique considéré. Ce premier mode de réalisation présente donc les avantages suivants: * Il est facile à mettre en oeuvre; les It can be seen that the first embodiment of the system of the invention makes it possible to obtain satisfactory results up to a load power of approximately 20 kW. In fact: 400 Hz 800 Hz Pch-KW THDv: 2% THDv: 4.5% THDi: 6.5% THDi: 10% KW THDv: 3.2% THDv: 5.8% THDi: 5, 6% THDi: 9% KW THDv: 4.5% THDv: 8.5% THDi: 5.2% THDi: 9.5% A problem of this first embodiment lies in the 10 As of delay introduced by the command of the rectifier. The reference being followed with 10 ace of delay, each harmonic generated by the compensator is out of phase with its reference, this phase shift increasing with the rank of the considered harmonic. This first embodiment therefore has the following advantages: * It is easy to implement; the
calculs effectués sont simples.Calculations made are simple.
* Les interrupteurs commutent à 65 kHz, en moyenne, alors que la fréquence de calcul de la * The switches switch at 65 kHz, on average, while the frequency of calculating the
commande est de 100 kHz.control is 100 kHz.
Par contre: * On compense obligatoirement tous les harmoniques: on ne peut pas choisir de ne compenser On the other hand: * We compensate obligatorily all the harmonics: we can not choose to not compensate
que les harmoniques prépondérants. than the overriding harmonics.
* Les harmoniques réinjectés sont déphasés par rapport aux harmoniques de la référence (ils ont js de retard), ce qui rend la compensation * The harmonics reinjected are out of phase with the harmonics of the reference (they are late), which makes the compensation
partielle, voire inefficace pour les harmoniques HF. partial, or even ineffective for HF harmonics.
* La compensation de puissance réactive implique un surdimensionnement en courant des * Reactive power compensation implies oversized current
composants du compensateur.components of the compensator.
* Il n'est pas possible d'introduire une limitation sur le courant absorbé par le compensateur, sous peine de perdre le contrôle de la compensation * It is not possible to introduce a limitation on the current absorbed by the compensator, under penalty of losing the control of the compensation
lors de cette limitation.during this limitation.
* La régulation de la tension continue du * The regulation of the DC voltage of the
compensateur est sensible aux variations de charge. compensator is sensitive to load variations.
Afin de ne plus être confrontés à ces différents problèmes, on a développé un deuxième mode de réalisation du système de l'invention, basé sur l'extraction en temps réel des harmoniques du courant de charge. On peut ainsi choisir les harmoniques à compenser, et notamment régler la phase de la référence de chaque harmonique à réinjecter, afin de prendre en compte les 10 gs de retard introduites par la commande In order to no longer be confronted with these various problems, a second embodiment of the system of the invention has been developed, based on the real-time extraction of the harmonics of the load current. It is thus possible to choose the harmonics to be compensated, and in particular to adjust the phase of the reference of each harmonic to be reinjected, in order to take into account the 10 gs of delay introduced by the command
du redresseur.of the rectifier.
Compensation par calcul en temps réel des harmoniques du courant de charge Dans ce second mode de réalisation, illustré sur la figure 18, pour réaliser la compensation parallèle d'harmoniques on utilise un ou plusieurs redresseurs pilotés en courant 40, chacun permettant de Compensation by real-time calculation of the harmonics of the charging current In this second embodiment, illustrated in FIG. 18, in order to perform the parallel harmonic compensation, one or more current-driven rectifiers 40 are used, each enabling
compenser un ou plusieurs harmoniques. compensate for one or more harmonics.
Pour simplifier, on considère le cas d'un redresseur 40 compensant un harmonique du courant de charge de rang h donné: la référence triphasée du courant qu'il doit absorber est alors: I csref(t) = I x(t) - Ih(t) o: * Ih(t) correspond au courant harmonique triphasé de rang h du courant de charge; * Ix(t) est la composante fondamentale du courant qu'absorbe le redresseur, correspondant à ses pertes (on ne fait plus ici de compensation de For simplicity, consider the case of a rectifier 40 compensating for a harmonic charge current of given rank h: the three-phase reference of the current it must absorb is then: I csref (t) = I x (t) - Ih (t) o: * Ih (t) corresponds to the three-phase harmonic current of rank h of the load current; * Ix (t) is the fundamental component of the current absorbed by the rectifier, corresponding to its losses (no more compensation is
puissance réactive).reactive power).
Pour asservir le courant absorbé par le redresseur à cette référence, on utilise une commande vectorielle optimisée 41,- avec une fréquence de calcul To enslave the current absorbed by the rectifier to this reference, an optimized vector control 41 is used, with a calculation frequency
fcalc = 100 kHz.fcalc = 100 kHz.
La composante fondamentale Ix que doit absorber le redresseur est obtenue grâce à la régulation (42) de sa tension continue Vc illustrée sur The fundamental component Ix that the rectifier must absorb is obtained by regulating (42) its DC voltage Vc illustrated on
la figure 17.Figure 17.
Ph représente le terme de puissance fluctuante absorbée par la charge résultant de la composition de la tension réseau (supposée ici purement Ph represents the fluctuating power term absorbed by the load resulting from the composition of the network voltage (assumed here purely
fondamentale) avec l'harmonique h du courant de charge. fundamental) with the harmonic h of the charging current.
Pour un harmonique ih(ch) du courant de charge de rang h = 6 k 1, et en supposant que l'on peut assimiler la tension réseau à son fondamental seul, d'amplitude V,, la puissance instantanée résultant de la composition de ces deux termes s'écrit (c'est une puissance fluctuante): h(t) = 3. Vs. Ih(ch) co(6knt + ak) For a harmonic ih (ch) of the charge current of rank h = 6 k 1, and assuming that we can assimilate the network voltage to its fundamental only, of amplitude V ,, the instantaneous power resulting from the composition of these two terms are written (it is a fluctuating power): h (t) = 3. Vs Ih (ch) co (6knt + ak)
O xk est la phase de ih(ch) par rapport à la référence. O xk is the phase of ih (ch) relative to the reference.
En régime permanent, ce terme provoque une ondulation (très faible, de quelques volts au maximum) sur la tension continue Vc. Lors d'une variation de charge, c'est-à-dire lors d'une variation de Ih(ch), la perturbation introduite sur la régulation de Vó reste négligeable et la régulation est donc robuste vis-à-vis In steady state, this term causes a ripple (very low, of a few volts at most) on the DC voltage Vc. During a load variation, that is to say during a variation of Ih (ch), the disturbance introduced on the regulation of Vó remains negligible and the regulation is therefore robust vis-à-vis
de cette perturbation.of this disturbance.
En négligeant le terme Ph dans la synthèse du régulateur et en compensant alors le pôle de la fonction de transfert en boucle ouverte (Ti = =, ( 712 on obtient entre l'erreur s =Vc2 - Vc2ref et P la relation suivante: H(p) = p (p) R= T) Pch a + Tp + - p a a étant la grandeur définie précédemment calculée pour que la réponse de Vc à un échelon de Vcref soit rapide en By neglecting the term Ph in the synthesis of the regulator and then compensating for the pole of the open-loop transfer function (Ti = =, (712 we obtain between the error s = Vc2 - Vc2ref and P the following relation: H ( p) = p (p) R = T) Pch a + Tp + - paa being the quantity defined previously calculated so that the response of Vc to a Vcref step is fast in
boucle fermée (TBF = 2 ms).closed loop (TBF = 2 ms).
On considère le cas de l'harmonique prépondérant du courant de charge (de rang h = 5), c'est-à-dire celui qui est susceptible de causer le plus de perturbations dans la boucle de régulation. Un échelon de puissance active de charge de 20 à 40 kW (variation importante mais que l'on peut envisager), à 800 Hz, provoque le passage de I5 de 15 A (eff) à 25 A environ. En prenant îk = 0, on simule à l'aide du programme de simulation la réponse théorique de V à cette variation, correspondant à la fonction de We consider the case of the preponderant harmonic of the charging current (of rank h = 5), that is to say the one which is likely to cause the most disturbances in the control loop. A 20 to 40 kW (large variation but one that can be envisaged) active load power step at 800 Hz causes I5 to change from 15 A (eff) to about 25 A. Taking Ik = 0, we simulate with the simulation program the theoretical response of V to this variation, corresponding to the function of
transfert H(pl ci-dessus.H transfer (pl above.
La tension Vc se stabilise en 5 ms environ, l'ondulation passant de 1 V à 2 V environ. La perturbation introduite par la variation de charge est donc négligeable: on compense le pôle de la fonction de transfert en boucle ouverte; on vérifie la validité de ce choix lors des simulations effectuées sur le The voltage Vc stabilizes in about 5 ms, the ripple from 1 V to about 2 V. The disturbance introduced by the load variation is therefore negligible: the pole of the open loop transfer function is compensated; the validity of this choice is checked during simulations carried out on the
système complet.complete system.
Sur la figure 18, un module de " calcul Fourier " 45 est disposé entre un capteur 46 situé entre le point de régulation et la ligne 12 conduisant au pont de diodes et un comparateur 47 branché à la commande 41. Ce module est activé à la fin de chaque période du réseau et s'effectue en plusieurs étapes successives: 1) La fin de chaque période T du réseau est détectée par passage par zéro de l'angle 0 du réseau, qui est synthétisé. On calcule alors les coefficients de Fourier ah et bh des trois courants de charge sur In FIG. 18, a "Fourier calculation" module 45 is placed between a sensor 46 situated between the regulation point and the line 12 leading to the diode bridge and a comparator 47 connected to the control 41. This module is activated at the end of each period of the network and is carried out in several successive steps: 1) The end of each period T of the network is detected by zero crossing of the angle 0 of the network, which is synthesized. We then calculate the Fourier coefficients ah and bh of the three load currents on
cette période.this period.
2) Pour une phase donnée, et en supposant que le contenu harmonique ne change pas d'une période à l'autre (ah et bh sont supposés inchangés), l'harmonique de rang h du courant de charge sur la période suivante s'écrit alors, avec cet = 0(t): ih(<ch) (t) = ah.cos(hot)+bh.sin(hot), que l'on met sous la forme ih(ch)( t) = Ih.cos(hot-ih) Une variation de contenu harmonique entre deux périodes peut être due à: - une variation de fréquence du réseau. Or, la variation maximale de fréquence du réseau entre deux périodes successives est de 0,05 %, donc la variation de fréquence de chaque harmonique compensé est également de 0,05 % au maximum, ce qui s'avère être négligeable vis-à- vis de la compensation; une variation de la puissance absorbée par la charge; la compensation est alors partielle durant 2) For a given phase, and assuming that the harmonic content does not change from one period to another (ah and bh are assumed to be unchanged), the harmonic of rank h of the load current over the next period s' then write, with this = 0 (t): ih (<ch) (t) = ah.cos (hot) + bh.sin (hot), which we put in the form ih (ch) (t) = Ih.cos (hot-ih) A harmonic content variation between two periods can be due to: - a frequency variation of the network. However, the maximum frequency variation of the network between two successive periods is 0.05%, therefore the frequency variation of each compensated harmonic is also 0.05% maximum, which proves to be negligible vis-à- compensation screw; a variation of the power absorbed by the load; the compensation is then partial during
une à deux périodes du réseau.one to two periods of the network.
3) Afin d'obtenir la référence du compensateur sur la période suivante, on avance la phase de ce signal d'un angle Oh, de façon à prendre en compte les 10 gs de retard introduites par la commande vectorielle optimisée: ih(t) = ih(ch) (t+Ph/ho) soit: ih(t) = Ih.cos(h)t-h+h), avec 3) In order to obtain the reference of the compensator over the next period, the phase of this signal is advanced by an angle θ, so as to take into account the 10 gs of delay introduced by the optimized vector control: ih (t) = ih (ch) (t + Ph / ho) that is: ih (t) = Ih.cos (h) t-h + h), with
Oh = (2r*h*10.10-6)/T.Oh = (2r * h * 10.10-6) / T.
On peut limiter, si c'est nécessaire pour des raisons technologiques, la valeur de Ih. On ne compense pas alors la totalité de l'harmonique h, mais la mise en parallèle d'un deuxième compensateur permet de compenser facilement, si nécessaire, la partie restante. 4) On applique alors au compensateur (-ih(t) + ix(t)) comme courant de référence, jusqu'au If necessary for technological reasons, the value of Ih can be limited. The totality of the harmonic h is not then compensated, but the paralleling of a second compensator makes it possible to easily compensate, if necessary, the remaining part. 4) We then apply to the compensator (-ih (t) + ix (t)) as reference current, until
passage suivant de 0 par 0.following passage of 0 by 0.
Pour chacune des phases, le calcul de l'harmonique h à compenser s'effectue donc comme For each of the phases, the computation of the harmonic h to be compensated is thus performed as
illustré sur la figure 19.illustrated in Figure 19.
L'objet de l'invention est de maintenir le taux de distorsion harmonique en tension THDv à une valeur inférieure à 5 % si possible, dans toute la The object of the invention is to maintain the voltage harmonic distortion rate THDv at a value of less than 5% if possible, throughout the
gamme de fréquence du réseau considérée (380 Hz - frequency range of the considered network (380 Hz -
> 800 Hz) et pour des charges pouvant consommer au total 70 kW environ. L'alternateur considéré ayant une puissance nominale de 90 kVA, cela représente un taux de charges non linéaires maximal de presque 80 %, ce que l'on estime possible sur un réseau à fréquence variable. C'est pourquoi on compense tous les premiers > 800 Hz) and for loads that can consume a total of about 70 kW. The considered alternator having a rated power of 90 kVA, this represents a maximum nonlinear charge rate of almost 80%, which is considered possible on a variable frequency network. That's why we compensate all the first
harmoniques du courant de charge jusqu'au rang 25. harmonics of the charging current up to rank 25.
Celui-ci a toujours une amplitude faible, mais correspond à une fréquence élevée. Il peut donc avoir une répercussion non négligeable sur la tension au This one always has a weak amplitude, but corresponds to a high frequency. It can therefore have a significant repercussion on the voltage at
point de régulation, surtout aux fortes puissances. Regulatory point, especially at high power.
Pour cela on utilise trois compensateurs: - un pour les harmoniques de rangs 5, 7, 11 et 13 (noté Cl); - un pour les harmoniques de rangs 17 et 19 For this we use three compensators: - one for harmonics of ranks 5, 7, 11 and 13 (noted Cl); - one for harmonics of ranks 17 and 19
(C2);(C2);
- un pour les harmoniques de rangs 23 et 25 (C3). Il est difficile et non optimal d'utiliser une seule et même structure pour compenser tous ces harmoniques, car la référence du compensateur alors obtenue possède des fronts extrêmement raides, que l'on ne sait pas suivre dans les 10 Es imparties avec des valeurs d'inductance raisonnables (avec des valeurs trop faibles, l'ondulation HF générée est trop one for harmonics of ranks 23 and 25 (C3). It is difficult and not optimal to use a single structure to compensate for all these harmonics, because the reference of the compensator then obtained has extremely steep edges, which we do not know how to follow in the 10 outs with Reasonable inductance (with too low values, the RF ripple generated is too much
importante sur les parties " plates " de la référence). important on the "flat" parts of the reference).
Pour les trois compensateurs, on choisit Vcref = 400 V et L = 80 gH pour C1, L = 160 pH pour C2, For the three compensators, Vcref = 400 V and L = 80 gH for C1, L = 160 pH for C2,
L = 200 gH pour C3.L = 200 gH for C3.
Le filtre placé au point de régulation permettant d'éliminer les harmoniques HF de courant (100 kHz) dus aux découpage du redresseur, a la structure de la figure 10 avec ici: If = 20 pH, Cf = 4 AF, Rf = 3 Q. Ce filtre possède une fréquence de coupure de 15 kHz environ et permet d'obtenir un compromis The filter placed at the control point for eliminating the current HF harmonics (100 kHz) due to the breakdown of the rectifier, has the structure of Figure 10 with here: If = 20 pH, Cf = 4 AF, Rf = 3 Q This filter has a cut-off frequency of approximately 15 kHz and makes it possible to obtain a compromise
filtrage/puissance dissipée satisfaisant. filtering / dissipated power satisfactory.
On relève alors les résultats suivants: 400 Hz 800 Hz Pch KW THDv: 3 % THDv: 1,9 % THDi: 2,3 % THDi:1,2 % KW THDv: 3,9 % THDv:3,8 % THDi: 1,8 % THDi:1,8 % KW THDv: 5,5 % THDv:5,5 % THDi: 1,7 % THDi: 2- % KW THDv: 6,2 % THDv: 6,1% THDi: 1,6 % THDi: 1,7 % On réalise une compensation d'harmoniques satisfaisante, le taux de distorsion harmonique en courant THDi étant maintenu à des valeurs avoisinant 2 %. La " qualité " de la compensation est la même quelle que soit la puissance de charge considérée, mais les harmoniques de courant résiduels ont des amplitudes d'autant plus grandes que la puissance de charge est élevée. Le taux de distorsion harmonique en tension THDv est donc d'autant plus élevé que la puissance de charge est importante, mais reste inférieur ou égal à The following results are then obtained: 400 Hz 800 Hz Pch KW THDv: 3% THDv: 1.9% THDi: 2.3% THDi: 1.2% KW THDv: 3.9% THDv: 3.8% THDi: 1.8% THDi: 1.8% KW THDv: 5.5% THDv: 5.5% THDi: 1.7% THDi: 2-% KW THDv: 6.2% THDv: 6.1% THDi: 1 , 6% THDi: 1.7% Harmonic compensation is satisfactory, the harmonic distortion rate current THDi being maintained at values around 2%. The "quality" of the compensation is the same regardless of the load power considered, but the residual current harmonics have amplitudes even greater than the load power is high. The harmonic distortion rate in voltage THDv is therefore even higher than the charge power is important, but remains less than or equal to
6 % environ.About 6%.
Ce second mode de réalisation présente les avantages suivants: Le nombre de paramètres de réglage du système est élevé, ce qui le rend " souple " d'utilisation: on peut choisir de ne compenser que les harmoniques prépondérants, éventuellement limiter (pour des raisons technologiques) le niveau de chaque This second embodiment has the following advantages: The number of adjustment parameters of the system is high, which makes it "flexible" of use: one can choose to compensate only the overriding harmonics, possibly limiting (for technological reasons ) the level of each
harmonique à compenser.harmonic to compensate.
* Les 10 gs de retard introduites par la commande sur chaque harmonique sont " compensées " et les performances restent- donc satisfaisantes pour des * The 10 gs of delay introduced by the command on each harmonic are "compensated" and the performances remain- therefore satisfactory for
fréquences et des puissances de charge élevées. frequencies and high load powers.
* La puissance réactive consommée par la charge n'étant plus compensée, chaque compensateur n'absorbe plus qu'un courant fondamental très faible, correspondant à ses pertes (le cos4 reste tout de même compris entre 0,95 et 1). De ce fait, la valeur maximale instantanée du courant absorbé par chaque compensateur reste également plus faible que dans le * The reactive power consumed by the load is no longer compensated, each compensator absorbs only a very low fundamental current, corresponding to its losses (cos4 still remains between 0.95 and 1). As a result, the instantaneous maximum value of the current absorbed by each compensator also remains lower than in the
*premier mode de réalisation.* first embodiment.
* La régulation de la tension continue des compensateurs est beaucoup plus robuste vis-à-vis des variations de charge, donc le contrôle du système est * The regulation of the DC voltage of the compensators is much more robust vis-à-vis the variations of load, so the control of the system is
très bien conservé lors de ces variations. very well preserved during these variations.
Par contre: * La puissance de calcul nécessaire est plus On the other hand: * The computing power needed is more
élevée que pour le premier mode de réalisation. higher than for the first embodiment.
Exemple de réalisation pratique Dans un exemple de réalisation pratique du second mode de réalisation, on utilise pour chaque compensateur les organes de commande suivants: * Un module DSP (processeur de signaux numériques) qui est chargé de générer, toutes les Practical embodiment example In an exemplary practical embodiment of the second embodiment, the following control elements are used for each compensator: * A DSP module (digital signal processor) which is responsible for generating, all
As, les trois courants de référence du compensateur. As, the three reference currents of the compensator.
Pour cela, à partir des courants de charge et des tensions réseau échantillonnés à une fréquence fe = 100 kHz, il assure la régulation de la tension continue, le filtrage numérique des tensions réseau et le calcul des harmoniques absorbés par la charge à la fin de chaque période du réseau. Le temps nécessaire à l'acquisition des données et au calcul des références, For this, from load currents and network voltages sampled at a frequency fe = 100 kHz, it provides the regulation of the DC voltage, the digital filtering of the network voltages and the calculation of the harmonics absorbed by the load at the end of each period of the network. The time required to acquire the data and to calculate the references,
supposé connu et fixé, doit être inférieur à 10 gs. supposedly known and fixed, must be less than 10 gs.
Afin de ne pas générer d'erreurs sur la compensation, on introduit sur la phase des harmoniques à compenser In order not to generate errors on the compensation, harmonic phase is introduced to compensate
une avance correspondant à ce temps de calcul. an advance corresponding to this calculation time.
Les DSP actuels les plus rapides ont un temps de cycle de 25 ns: cela permet d'effectuer au moins 400 instructions élémentaires en 10 gs (ce qui est suffisant pour l'application considérée), plusieurs instructions pouvant éventuellement être traitées dans le même cycle. Un exemple de DSP-présentant de telles performances et adapté à cette commande est le TMS320 C50 de Texas Instruments Une fréquence d'échantillonnage de 100 kHz revient à ne prendre que cinq points par période sur l'harmonique 25 des courants de charge à 800 Hz, ce qui est peu mais suffit à conserver l'essentiel des The fastest current DSPs have a cycle time of 25 ns: this allows at least 400 elementary instructions to be executed in 10 gs (which is sufficient for the application in question), since several instructions can be processed in the same cycle. . An example of DSP-having such performance and adapted to this command is the TMS320 C50 from Texas Instruments A sampling frequency of 100 kHz amounts to taking only five points per period on the 25th harmonic of charging currents at 800 Hz , which is small but sufficient to preserve the essentials of
informations contenues dans ces signaux. information contained in these signals.
La figure 20 présente le synoptique complet de la compensation ainsi réalisée pour un harmonique de FIG. 20 presents the complete synoptic of the compensation thus made for a harmonic of
rang h et une phase (phase a par exemple) donnés. rank h and a phase (phase a for example) given.
* Un module FPGA, qui est un " réseau de * An FPGA module, which is a "network of
portes logiques programmables par l'utilisateur ". user programmable logic gates ".
Celui-ci est chargé d'assurer la commande vectorielle du redresseur, c'est-à-dire de calculer, toutes les gs, les vecteurs à appliquer ainsi que leurs temps d'application. Ces calculs sont simplement basés sur It is responsible for ensuring the vector control of the rectifier, that is to say, to calculate all the gs, the vectors to be applied as well as their application times. These calculations are simply based on
des comparaisons et des opérations élémentaires. comparisons and elementary operations.
L'acquisition des entrées de ce module est synchronisée The acquisition of the inputs of this module is synchronized
avec la génération des sorties du module DSP. with the output generation of the DSP module.
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