Filtrage des harmoniques

Dans le cas où les actions préventives ci-dessus sont insuffisantes, il est nécessaire d’équiper l’installation polluée de dispositif de filtrage.

Il existe trois types de filtres :

• le filtre passif,
• le filtre actif,
• le filtre hybride.

Filtre passif

Applications typiques

• Installations industrielles avec un ensemble de générateurs d’harmoniques de puissance totale supérieure à 200 kVA environ (variateurs de vitesse, alimentations sans interruptions, redresseurs...).
• Installation présentant un besoin de compensation d’énergie réactive.
• Nécessité de réduction du taux de distorsion en tension pour éviter la perturbation de récepteurs sensibles.
• Nécessité de réduction du taux de distorsion en courant pour éviter les surcharges.

Principe de fonctionnement

Un circuit LC accordé sur chaque fréquence d’harmonique à filtrer, est placé en parallèle sur le générateur d’harmoniques (voir Fig. M25). Ce circuit de dérivation absorbe les harmoniques et évite que ceux-ci ne circulent dans l’alimentation.

En général, le filtre passif est accordé sur un rang d’harmonique proche de l’harmonique à éliminer. Plusieurs branches de filtres en parallèle peuvent être utilisées lorsque l’on souhaite une réduction forte du taux de distorsion sur plusieurs rangs.

Fig. M25 – Principe d’utilisation d’un filtre passif

Filtre actif (ou compensateur actif)

Applications typiques

• Installations tertiaires avec générateurs d’harmoniques de puissance totale inférieure à 200 kVA (variateurs de vitesse, alimentations sans interruptions, bureautique...).
• Nécessité de réduction du taux de distorsion en courant pour éviter les surcharges.

Principe de fonctionnement

Ce sont des systèmes électroniques de puissance installés en série ou en parallèle avec la charge non-linéaire, visant à compenser soit les tensions harmoniques, soit les courants harmoniques générés par la charge.

La Figure M26 donne un exemple de filtre actif parallèle compensant le courant harmonique (Ihar = -Iact).

Le filtre actif réinjecte en opposition de phase les harmoniques présents sur l’alimentation de la charge, de telle sorte que le courant de ligne Is soit sinusoïdal.

Fig. M26 – Principe d’utilisation d’un filtre actif

Filtre hybride

Applications typiques

• Installations industrielles avec un ensemble de générateurs d’harmoniques de puissance totale supérieure à 200 kVA environ (variateurs de vitesse, alimentations sans interruptions, redresseurs...).
• Installation présentant un besoin de compensation d’énergie réactive.
• Nécessité de réduction du taux de distorsion en tension pour éviter la perturbation de récepteurs sensibles.
• Nécessité de réduction du taux de distorsion en courant pour éviter les surcharges.
• Recherche de conformité à des limites strictes d’émission harmonique.

Principe de fonctionnement

Les deux types de dispositifs précédents peuvent être associés au sein d’un même équipement et constituer un filtre hybride (voir Fig. M27). Cette nouvelle solution de filtrage permet de cumuler les avantages des solutions existantes et de couvrir un large domaine de puissance et de performances.

Fig. M27 – Principe d’utilisation d’un filtre hybride

Critères de choix

Le filtre passif

Permet à la fois la compensation d’énergie réactive et une grande capacité de filtrage en courant.

Le filtre passif réduit aussi les tensions harmoniques des installations dont la tension d’alimentation est polluée. Si la puissance réactive fournie est importante, il est conseillé de mettre hors tension le filtre passif pendant les période de faible charge.

L’étude de raccordement d’un filtre doit tenir compte de la présence éventuelle d’une batterie de compensation et peut conduire à sa suppression.

Le compensateur actif

Permet le filtrage des harmoniques sur une large bande de fréquence. Il s’adapte à n’importe quelle charge. Cependant, sa puissance harmonique est limitée.

Le filtre hybride

Réunit l’ensemble des performances des filtres passifs et actifs.