Clean Power VFD : Surpasser les normes IEEE 519 pour un contrôle optimal des harmoniques

IEEE 519

IEEE 519 est une norme développée par l’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) afin d’établir des lignes directrices pour le contrôle des harmoniques dans les systèmes électriques. L’objectif de la norme IEEE 519 est de limiter la distorsion harmonique dans les réseaux électriques, afin d’assurer un fonctionnement fiable des équipements et de minimiser les effets négatifs des harmoniques sur le réseau électrique et les appareils connectés.

Tension au PCC	Harmonique individuel (%)	Distorsion Totale Harmonique (THD) (%)
V ≤ 1.0 kV	5.0	8.0
1 kV < V ≤ 69 kV	3.0	5.0
69 kV < V ≤ 161 kV	1.5	2.5
161 kV < V	1.0	1.5

IEEE519 - Table 1 - Limites de distorsion en tension

La norme IEEE 519 fournit des lignes directrices et des limites pour la distorsion harmonique au point de couplage commun (PCC), qui est le point où le système électrique du client se connecte au système de la compagnie d’électricité. Il s’agit essentiellement du principal point de connexion entre le système électrique du client et le réseau de la compagnie d’électricité. La norme spécifie le THD maximal admissible pour la tension et le TDD pour le courant, en fonction du niveau de tension et de la taille de la charge.

I_SC/I_L	2 ≤ h 6		6 ≤ h 11		11 ≤ h 17		17 ≤ h 23		23 ≤ h 35		35 ≤ h 50		TDD
I_SC/I_L	Impair	Pair	Impair	Pair	Impair	Pair	Impair	Pair	Impair	Pair	Impair	Pair	TDD
20^c	4.0	2.0	4.0	4.0	2.0	2.0	1.5	1.5	0.6	0.6	0.3	0.3	5.0
20	7.0	3.5	7.0	7.0	3.5	3.5	2.5	2.5	1.0	1.0	0.5	0.5	8.0
50	10.0	5.0	10.0	10.0	4.5	4.5	4.0	4.0	1.5	1.5	0.7	0.7	12.0
1001000	15.0	7.5	15.0	15.0	7.0	7.0	6.0	6.0	2.5	2.5	1.4	1.4	20.0

IEEE519 - Table 2 - Limites de distorsion en courant pour les systèmes 120 V – 69 KV

ÉLIMINER LES HARMONIQUES À LA SOURCE

Evidence of harmonic performance

La conception avancée du Clean Power VFD élimine efficacement les harmoniques à l’entrée et à la sortie, garantissant des niveaux de distorsion harmonique totale (THDi) bien en deçà des limites strictes fixées par la norme IEEE 519. Cette approche proactive élimine le besoin de filtres et de réacteurs externes, ce qui simplifie l’installation et réduit la complexité globale du système.

Le Clean Power VFD garantit une conformité totale avec les normes IEEE 519, éliminant ainsi le risque de pénalités de la part des fournisseurs d’électricité et assurant un fonctionnement plus fluide dans les environnements réglementés. Cette conformité assure également la tranquillité d’esprit des exploitants et des gestionnaires d’installations, qui savent que leurs systèmes respectent ou dépassent les normes industrielles.

INSTALLATION DE TEST EN LABORATOIRE EXTERNE

Un autotransformateur d’une impédance inférieure à 2% est utilisé pour alimenter les systèmes testés avec une tension de 480V. En outre, 152 m de câble VFD relient un moteur de 25HP aux systèmes. Un générateur électrique (non représenté) fournit la charge mécanique du moteur, contrôlée par la modification du courant de champ du générateur.

Les mêmes tests ont été effectués sur trois systèmes d’entraînement :

Clean Power VFD
Variateur conventionnel à 6 impulsions sans filtres
Variateur conventionnel à 6 impulsions avec un filtre harmonique passif et un filtre sinusoïdal

Résultats de la comparaison des performances en matière d’harmoniques

Distorsion harmonique totale du courant (TDHi en %)

La figure 1 montre la distorsion harmonique totale (THDi) pour les cas testés. Le Clean Power VFD a une bonne performance THDi avec environ 20% THD à vide et moins de 5% THD pour une charge supérieure à 75%. L’EFV conventionnel a une performance THD relativement médiocre en raison du redresseur à 6 impulsions à son étage d’entrée. Le THD du courant d’entrée dans ce cas se situe entre 33% et 27% en fonction de l’état de la charge. En ajoutant un filtre harmonique passif à l’EFV conventionnel, le THD du courant d’entrée est réduit de manière significative. Pour les charges de moteur supérieures à 75 %, la combinaison d’un VFD conventionnel et d’un filtre harmonique passif et le Clean Power VFD offrent des performances similaires.

Tension Distorsion harmonique totale (THDv en %)

La figure 2 montre la distorsion harmonique totale de la tension pour les trois configurations d’essai. Le Clean Power VFD a le moins d’effet sur le THD de la tension, comme le montre la courbe verte. De plus, ce THD de tension reste relativement constant sur toute la plage de fonctionnement avec 2,3% à pleine charge.

D’autre part, le variateur conventionnel perturbe légèrement la tension de ligne lorsque la charge augmente, comme le montre la courbe violette. Par exemple, le THD de la tension est d’environ 2,8 % à vide et d’environ 3,4 % à pleine charge. Néanmoins, le THD de la tension est maintenu en dessous de 5 % pour toute la plage de fonctionnement.

Conclusion

Le rapport d’essai présente les résultats de l’essai côté entrée pour la comparaison des performances du Clean Power VFD avec un VFD conventionnel et la combinaison d’un VFD conventionnel et d’un filtre harmonique passif.

La combinaison de VFD conventionnel et de filtre harmonique passif présente de meilleures performances en termes de THD du courant de ligne à faible charge que le Clean Power VFD. Cependant, ils ont des performances similaires en termes de THD du courant de ligne dans les autres cas.

En termes d’impact sur le THD de la tension de ligne, le Clean Power VFD est plus performant que les deux autres cas.

Les résultats montrent que le Clean Power VFD fournit de faibles harmoniques à la fois sur le THD du courant de ligne et sur le THD de la tension de ligne.

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