Filtrage actif des harmoniques en courant et en tension des reseaux électriques : modélisation, simulation numérique et expérimentation

(Reçu le 29 janvier 1997, révisé le 10 juillet 1997, accepté le 28 août 1997)

Abstract
Static converters generate harmonic currents and consume reactive power. These new phenomena on the mains generate some perturbations going from malfunction to destruction of the connected sensible equipments. In this paper disturbances generated by static converters are studied. Some solutions based on passive and active filtering are presented. Some passive filter design elements are given. Active filter is then studied. Both structures, current and voltage, are studied and voltage source structure is chosen. Different active filter control principles are presented. The active and reactive instantaneous power theory give good results for harmonic identification. Some numerical simulation are realized. A 100 kVA prototype is realized and tested on an industrial site. The GTO prototype shows good results for harmonic filtering. The voltage active filtering is also presented. The active filter eliminates voltage harmonics on 400 V busbar generated by a MVA SCR bridge connected on 15 kV busbar.

Résumé
Les convertisseurs statiques absorbent des courants non sinusoïdidaux et consomment généralement de la puissance réactive. Ces deux phénomènes nouveaux sur le réseau ont engendré un certain nombre de perturbations allant du dysfonctionnement d'un équipement jusqu'à la destruction d'une partie des équipements connectés. Dans cet article, les problèmes liés aux perturbations générées par les convertisseurs statiques ont été étudiés et des solutions visant à les éliminer ont été présentées. Elles portent sur les méthodes de filtrage passif et actif. Quelques éléments de définition et de dimensionnement de filtres passifs sont donnés. Le filtrage actif est ensuite traité. Les deux structures, courant et tension, sont étudiées et la structure tension a été retenue pour la suite de l'article. Différents principes de contrôle du filtre actif à structure tension ont été présentés. La méthode d'identification des harmoniques par le principe du calcul des puissances active et réactive instantanées donne des résultats satisfaisants. Des simulations numériques ont été réalisées. Enfin une maquette expérimentale de 100 kVA a été réalisée et testée sur un site industriel. Les essais de la maquette ont montré de bonnes performances du filtre actif à thyristor GTO. Le filtrage en tension d'un jeu de barres perturbé par un convertisseur de 5 MVA connecté sur un réseau amont a également été réalisé et étudié dans cet article.