Compilation de cas d’application du filtre harmonique actif AHF

Préface

Un filtre harmonique actif (AHF) est un dispositif électronique de puissance utilisé pour supprimer dynamiquement les harmoniques et compenser la puissance réactive. Comparé aux filtres passifs traditionnels, l’AHF offre des avantages significatifs, notamment une réponse rapide, des performances de filtrage supérieures, une immunité aux variations d’impédance du réseau et la capacité de filtrer simultanément plusieurs ordres harmoniques. Ces dernières années, avec l’utilisation généralisée de charges non linéaires telles que les variateurs de fréquence (VFD), les redresseurs et les fours à arc électrique dans les environnements industriels, le problème de la pollution harmonique du réseau est devenu de plus en plus préoccupant, et l’application des AHF a augmenté en conséquence.

Forte de nombreuses années d’accumulation technique et d’expérience industrielle, Shanghai Wenzheng Electric Co., Ltd. a fourni des solutions de gestion de la qualité de l’énergie à de nombreuses entreprises. Ce document compile des cas d’application réels du filtre harmonique actif AHF dans plusieurs secteurs, notamment les industries de la chimie électronique, des semi-conducteurs et de la chimie, servant de référence aux professionnels de la gestion de la qualité de l’énergie.

1. Cas de l’industrie de la chimie électronique

1.1 Contexte client

Hebei Kainuo Zhongxing Technology Co., Ltd., créée en octobre 2019, est une entreprise de haute technologie fondée par une équipe de chercheurs titulaires d’un doctorat de retour et d’autres chercheurs hautement qualifiés. Engagée dans les procédés biochimiques verts et le développement durable, l’entreprise construit une base de production spécialisée dans les nouveaux matériaux optoélectroniques et les produits chimiques fins fonctionnels selon la philosophie « Spécialisé, Précis, Innovant ».

1.2 Charges principales et sources harmoniques

La ligne de production de cette entreprise utilise un grand nombre de variateurs de fréquence (VFD). Les VFD sont des charges non linéaires typiques qui génèrent des courants harmoniques importants pendant leur fonctionnement, principalement les harmoniques caractéristiques de rang 5, 7, 11 et 13. Lorsqu’ils sont injectés dans le réseau électrique, ces courants harmoniques provoquent une distorsion de la forme d’onde de la tension, une surchauffe des équipements et un dysfonctionnement des dispositifs de protection.

1.3 Solution

Après avoir réalisé une analyse détaillée de la qualité de l’énergie sur site, l’équipe technique de Wenzheng Electric a configuré le filtre harmonique actif de la série AHF pour cette entreprise. La solution présente les caractéristiques suivantes :

• Conception modulaire avec configuration de capacité flexible, extensible en fonction des niveaux harmoniques réels
• Réponse dynamique rapide avec un temps de réponse total inférieur à 5 ms, capable de suivre et de compenser les courants harmoniques en quelques millisecondes
• Double fonctionnalité pour la suppression des harmoniques et la compensation de la puissance réactive en un seul appareil
• Dispositifs de puissance entièrement commandés (IGBT) pour de faibles pertes et un rendement élevé
• Protection complète incluant une protection contre les surintensités, les surtensions et les surchauffes
• Fonctions intelligentes telles que l’identification de connexion inversée du TC et l’auto-adaptation de la séquence de phases pour une installation facile

1.4 Résultats

Après l’installation du filtre harmonique actif AHF de Wenzheng Electric, les harmoniques du système de distribution électrique de l’entreprise ont été efficacement gérées. Le taux de distorsion harmonique total du courant (THDi) a été réduit de 28 % à moins de 5 %, tous les indicateurs de qualité de l’énergie répondant aux exigences de la norme nationale GB/T 14549. Les équipements de production fonctionnent de manière plus stable, les taux de défaillance des équipements dus aux harmoniques ont considérablement diminué, et l’efficacité de la production a été effectivement garantie. Le client est très satisfait des résultats du traitement.

2. Cas de l’industrie des semi-conducteurs

2.1 Présentation du projet

Une entreprise de semi-conducteurs à Wuxi est une entreprise de fabrication continue de haute précision. Les procédés de fabrication des semi-conducteurs ont des exigences extrêmement strictes en matière de propreté de l’environnement, de température, d’humidité et de qualité de l’alimentation électrique. L’ensemble de l’installation exige une très haute qualité de l’énergie pour l’électricité de production. La ligne de production utilise de nombreux équipements de précision très sensibles à la qualité de l’énergie.

2.2 Analyse du problème harmonique

L’installation de semi-conducteurs contient un grand nombre de charges non linéaires telles que des VFD, des systèmes UPS et des systèmes CVC de salle blanche. Les courants harmoniques générés par ces dispositifs provoquent des interférences sérieuses avec les équipements de semi-conducteurs de précision, spécifiquement :

• Les harmoniques provoquent une distorsion de la forme d’onde de la tension, affectant le fonctionnement normal des équipements de précision tels que les machines de lithographie
• Les courants harmoniques provoquent un échauffement supplémentaire dans les transformateurs et les lignes, réduisant la durée de vie des équipements
• Les interférences harmoniques peuvent provoquer des dysfonctionnements du système de contrôle, affectant la continuité de la production
• Les harmoniques provoquent une surcharge du conducteur neutre, présentant des risques de sécurité

2.3 Solution

L’équipe technique de Wenzheng Electric a réalisé une évaluation complète de la qualité de l’énergie du système de distribution de l’usine de semi-conducteurs, analysé avec précision les caractéristiques harmoniques de chaque source harmonique majeure, et développé un plan de configuration AHF ciblé :

• Installation d’AHF Wenzheng Electric aux armoires de distribution principales pour une compensation localisée
• Utilisation d’une connexion triphasée à quatre fils pour filtrer efficacement les harmoniques homopolaires, y compris le rang 3
• Configuration d’un système de surveillance intelligent avec écran tactile HMI de 7 pouces pour une surveillance en temps réel des données de qualité de l’énergie
• Réservation d’interfaces d’extension pour de futures augmentations de capacité

2.4 Résultats

Après la mise en œuvre du projet, les harmoniques de l’usine de semi-conducteurs ont été gérées de manière complète : le taux de distorsion harmonique total de la tension (THDu) a été réduit de 8,5 % à moins de 2 %, et le taux de distorsion harmonique total du courant (THDi) a été réduit de