L’innovation de SmartD dans les filtres VFD : Transformer un système complexe chargé de défis en solutions efficaces
Dans notre récent article, nous avons examiné les défis associés à l’introduction des entraînements à fréquence variable (EFV) dans les systèmes électriques. Pour rappel, ces défis découlent de la modulation de la largeur d’impulsion (PWM), un aspect fondamental de la fonctionnalité des VFD. Cette forme d’onde entraîne des complications telles que des pointes de tension, des décharges corona, une tension de mode commun et une distorsion harmonique.
Pour relever ces défis, l’industrie a mis au point toute une série de filtres. Ces filtres visent à nettoyer les signaux générés par le PWM, ce qui permet d’obtenir une onde sinusoïdale plus régulière.
Différents types de filtres pour VFD
Les filtres utilisés peuvent être divisés en deux catégories principales : les filtres d’entrée et les filtres de sortie. Examinons les types de filtres que l’on trouve dans chacune de ces catégories et leur impact sur les systèmes électriques.
Filtres d'entrée
Inductances de ligne : Ces composants agissent comme des protections contre la distorsion harmonique et servent à protéger le VFD et le moteur contre les pics de tension.
Filtres harmoniques : Conçus pour atténuer les harmoniques, ces filtres jouent un rôle essentiel dans la réduction des distorsions. Leur dimensionnement peut nécessiter un ajustement lorsque des changements interviennent dans l’installation.
| Technologie | Distorsion Harmonique Totale |
|---|---|
|
6-pulse VFD |
50-70% |
|
VFD 6 pulses avec inductance de ligne |
35-45% |
|
VFD 6 pulses avec filtre passif |
6-10% |
|
VFD 6 pulses avec filtre actif |
3.5-5% |
Filtres de sortie
Filtres EMI/RFI : Conçus pour atténuer le bruit électromagnétique, ces filtres jouent un rôle crucial en minimisant les perturbations pour les équipements environnants.
Filtres sinusoïdaux : Ces filtres sont conçus pour filtrer les composantes à haute fréquence de la forme d’onde PWM, ce qui permet d’obtenir une sortie sinusoïdale plus propre. Cela permet de réduire les pertes du moteur et d’améliorer l’efficacité globale.
Selfs de mode commun : Ces selfs jouent un rôle essentiel dans la réduction de la tension de mode commun et contribuent à minimiser les contraintes exercées sur les roulements du moteur par cette tension.
Filtres dV/dt : Ces filtres spécialisés sont utilisés stratégiquement pour diminuer la vitesse à laquelle la tension change dans l’enroulement du moteur. L’application de filtres dV/dt permet de réduire les contraintes sur l’isolant du moteur, ce qui prolonge sa durée de vie.
L'impact sur le système électrique
Cependant, l’introduction de ces filtres n’est pas sans conséquences : ils répondent aux inconvénients habituels des variateurs de vitesse, mais en ajoutent d’autres au système.
Coût supplémentaire : la mise en place de filtres entraîne des dépenses supplémentaires, qui comprennent à la fois le coût d’achat des filtres et les modifications éventuelles à apporter pour les intégrer au système.
Complexité accrue : L’intégration de filtres contribue à la complexité du système, nécessitant des mécanismes de contrôle et de surveillance sophistiqués. Cette complexité peut poser des problèmes lors de l’installation, du dépannage et de l’entretien.
Impédance supplémentaire : Certains filtres, tels que les réactances de ligne et les filtres d’entrée, introduisent une impédance supplémentaire. Bien que cela soit souvent intentionnel à des fins spécifiques, cela peut avoir un impact sur l’efficacité globale du système.
Chute de tension : les inductances de ligne peuvent induire une chute de tension mineure, un facteur qui doit être soigneusement pris en compte pour la stabilité globale de la tension du système.
Problèmes de résonance : Des filtres harmoniques mal configurés peuvent entraîner des problèmes de résonance dans le système, en amplifiant certaines fréquences et en affectant négativement la stabilité de l’équipement et du système.
Pertes dans les composants du filtre : Les filtres peuvent entraîner des pertes supplémentaires, telles que la dissipation de chaleur ou d’énergie, ce qui peut affecter l’efficacité globale du système.
Taille et encombrement : Certains filtres, en particulier les filtres EMI/RFI et les filtres harmoniques, peuvent être encombrants et nécessiter un espace supplémentaire pour leur installation. Cela pourrait poser des problèmes dans les applications où l’espace est limité.
Il est impératif de procéder à une évaluation approfondie des exigences spécifiques du système électrique. Il est essentiel d’examiner attentivement les avantages par rapport aux inconvénients potentiels lorsque l’on envisage de mettre en place des filtres. Une conception, un dimensionnement et une configuration bien pensés du système sont essentiels pour minimiser ces impacts négatifs.
Une nouvelle solution
À la lumière de ces considérations, notre objectif à SmartD est de présenter non seulement une solution d’atténuation, mais aussi une solution qui évite d’introduire de nouveaux défis.
C’est là qu’intervient le Clean Power VFD, une approche innovante qui génère une onde sinusoïdale pure à l’aide de MOSFET en carbure de silicium et qui intègre des filtres directement dans le VFD. Cette solution est conçue pour offrir un fonctionnement transparent et efficace sans ajouter de complexités inutiles au système.
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