Découvrez ce que sont les filtres passifs, comment ils réduisent les harmoniques dans les systèmes d’entraînement CA et quels sont leurs avantages et inconvénients.

This paragraph starts to mix VFD “input side” with “output side” characteristics. Typically 3-level active front ends are referenced for harmonic mitigation of the input side of the VFD. But this paragraph starts talking about 3-level output side harmonics, and while it was a true statement going out to the motor… everything up to this paragraph had me thinking this article was about input side harmonics only. In addition, the sinusoidal filters are output side filters only and are unrelated to input harmonics. Because this article is intended as a 101 level introduction, it is not wise to introduce output side characteristics without making a much clearer distinction.

Many passive filter designs result in a leading power factor at partial load. That leading power factor can be significant enough to cause issues with other equipment, such as back-up generators. The remedy is to have a contractor drop out the capacitor in the passive filter, when the filter is at partial load. However, once the capacitor is removed from the filter circuit, the harmonic mitigation is much less effective. The article references a large inrush… I have never heard of a functioning filter resulting in a large inrush tripping circuit breakers or damaging the drive.

Quels sont les avantages et les inconvénients des filtres passifs pour les variateurs de fréquence ?

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Si vous utilisez des variateurs de fréquence pour contrôler la vitesse et le couple de vos moteurs, vous avez peut-être rencontré des problèmes avec les harmoniques. Les harmoniques sont des distorsions de la tension et de la forme d’onde du courant qui peuvent provoquer une surchauffe, du bruit, des vibrations et une efficacité réduite de votre équipement. Une façon de réduire les harmoniques est d’installer des filtres, qui sont des dispositifs qui bloquent ou détournent les fréquences indésirables. Il existe deux principaux types de filtres : actif et passif. Dans cet article, nous nous concentrerons sur les avantages et les inconvénients des filtres passifs pour les variateurs de fréquence alternatifs.

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Tim Skell

Global HVACR Application Engineering Manager (VFDs) | ABB Inc. | Leading an expert team to help solve your toughest…

1 Que sont les filtres passifs ?

Les filtres passifs sont constitués de composants simples tels que des résistances, des condensateurs et des inductances. Ils ne nécessitent aucune source d’alimentation externe ou circuit de contrôle. Ils sont conçus pour résonner à des fréquences spécifiques, créant un chemin de faible impédance pour que les harmoniques s’écoulent. Les filtres passifs peuvent être classés en filtres shunt, série ou hybride, en fonction de la façon dont ils sont connectés au variateur de fréquence et de la charge.

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2 Quels sont les avantages des filtres passifs ?

Les filtres passifs sont une alternative moins chère et plus facile aux filtres actifs, qui sont des dispositifs plus complexes et coûteux qui utilisent l’électronique de puissance et les boucles de rétroaction. Les filtres passifs offrent de nombreux avantages, tels qu’une fiabilité et une durabilité élevées en raison de leur manque de pièces mobiles ou de composants sensibles. En outre, ils peuvent améliorer le facteur de puissance et réduire la demande de puissance réactive du variateur de fréquence et de la charge, ainsi que les protéger contre les pics et les surtensions de tension.

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3 Quels sont les inconvénients des filtres passifs ?

Lorsque l’on envisage des filtres passifs pour une application de variateur de courant alternatif, il y a quelques limites et défis qui doivent être pris en compte. Les problèmes de résonance avec d’autres éléments du système, tels que les transformateurs, les câbles et les condensateurs, peuvent amplifier les harmoniques et endommager l’équipement. De plus, des changements dans la charge ou la fréquence d’alimentation peuvent réduire l’efficacité ou créer des harmoniques indésirables. Les filtres passifs peuvent également consommer beaucoup de puissance réactive, ce qui entraîne une augmentation des pertes et une réduction de l’efficacité. En outre, ils peuvent créer un courant d’appel important lorsqu’ils sont allumés, ce qui peut déclencher les disjoncteurs ou endommager le variateur de fréquence.

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Tim Skell

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Many passive filter designs result in a leading power factor at partial load. That leading power factor can be significant enough to cause issues with other equipment, such as back-up generators. The remedy is to have a contractor drop out the capacitor in the passive filter, when the filter is at partial load. However, once the capacitor is removed from the filter circuit, the harmonic mitigation is much less effective. The article references a large inrush… I have never heard of a functioning filter resulting in a large inrush tripping circuit breakers or damaging the drive.

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4 Comment sélectionner et installer des filtres passifs ?

Si vous décidez d’utiliser des filtres passifs pour votre application de variateur de courant alternatif, vous devez suivre certaines instructions afin de les sélectionner et de les installer correctement. Cela inclut l’analyse du spectre harmonique et de la qualité de puissance de votre système avec des outils tels que des analyseurs d’harmoniques ou des simulations logicielles, le choix d’un filtre qui correspond à votre variateur CA et aux caractéristiques de charge, telles que la tension, le courant, la fréquence, le facteur de puissance et la distorsion harmonique, la localisation du filtre aussi près que possible du variateur ou de la charge CA pour réduire la propagation et les interférences harmoniques, éviter les connexions parallèles ou en série avec d’autres condensateurs ou réacteurs pour éviter les problèmes de résonance, et surveiller et ajuster périodiquement le filtre pour maintenir ses performances optimales.

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5 Quelles sont les alternatives aux filtres passifs ?

Les filtres passifs ne sont pas la seule solution pour l’atténuation des harmoniques dans les applications d’entraînement CA. Selon vos besoins et votre budget, il existe d’autres options à considérer, telles que les filtres actifs, qui sont des dispositifs plus flexibles et adaptables qui peuvent compenser de multiples harmoniques et variations de charge, mais nécessitent plus d’espace et d’entretien que les filtres passifs. Les onduleurs à plusieurs niveaux sont une autre option, car ils utilisent plusieurs niveaux de tension pour créer une forme d’onde de sortie plus lisse avec des harmoniques inférieures; cependant, ils sont plus complexes et coûteux que les variateurs de fréquence conventionnels. Enfin, les filtres sinusoïdaux utilisent une combinaison de réacteurs et de condensateurs pour créer une forme d’onde de sortie sinusoïdale, mais ont une chute de tension et une perte de puissance plus élevées que les autres filtres passifs.

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Tim Skell

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This paragraph starts to mix VFD “input side” with “output side” characteristics. Typically 3-level active front ends are referenced for harmonic mitigation of the input side of the VFD. But this paragraph starts talking about 3-level output side harmonics, and while it was a true statement going out to the motor… everything up to this paragraph had me thinking this article was about input side harmonics only. In addition, the sinusoidal filters are output side filters only and are unrelated to input harmonics. Because this article is intended as a 101 level introduction, it is not wise to introduce output side characteristics without making a much clearer distinction.

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6 Voici ce qu’il faut prendre en compte

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Xavier Montesdeoca

Field Service Specialist at Schlumberger
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A good point is to know the difference of the THD that produce the VSDs going back to the Input Power supply and the THD going forward to the Load, and the particular treatment that solve or mitigate each situation.

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Quels sont les avantages et les inconvénients des filtres passifs pour les variateurs de fréquence ?

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1 Que sont les filtres passifs ?

2 Quels sont les avantages des filtres passifs ?

3 Quels sont les inconvénients des filtres passifs ?

4 Comment sélectionner et installer des filtres passifs ?

5 Quelles sont les alternatives aux filtres passifs ?

6 Voici ce qu’il faut prendre en compte

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