Réacteur à entrée CA

Les réacteurs d'entrée AC sont utilisés dans la régulation de vitesse à fréquence variable pour améliorer la forme d'onde du courant d'entrée, prolonger la durée de vie du redresseur et du condensateur de filtrage électrolytique, réduire les perturbations dues à une mauvaise forme d'onde du courant d'entrée sur le réseau électrique externe et atténuer l'impact des commutations de puissance et du déséquilibre triphasé. Dans des situations plus exigeantes, le réacteur peut être remplacé par un filtre de qualité de puissance plus complexe. L'utilisation de condensateurs de filtrage d'onduleur à usage général de type tension génère un courant d'entrée pulsé. Lorsque l'impédance du réseau est faible, ce courant pulsé est extrêmement important, provoquant de fortes interférences harmoniques et endommageant facilement le pont redresseur et le condensateur de l'onduleur. L'utilisation d'un réacteur d'entrée AC est recommandée lorsque la capacité du transformateur est plus de 10 fois supérieure à celle de l'onduleur, lorsque la résistance interne du transformateur de distribution et de la ligne de transmission ne permet pas de supprimer efficacement le courant pulsé, ou lorsqu'un dispositif à thyristors ou un dispositif de compensation du facteur de puissance à découpage est présent sur la même alimentation, ou encore lorsque le déséquilibre de l'alimentation triphasée est supérieur à 3 %, ou lorsqu'il est nécessaire d'améliorer le facteur de puissance à l'entrée et de supprimer les interférences harmoniques impaires.

En règle générale, l'inductance de la bobine d'entrée alternative d'un onduleur de tension permet d'éviter le déclenchement du contacteur en cas de surtension, grâce à une chute de tension de 3 %, et de réduire la distorsion du courant total à environ 44 % de sa valeur initiale. En pratique, pour des raisons de coût, on utilise généralement une inductance avec une chute de tension de 2 %. Des bobines avec une chute de tension de 4 % ou plus sont nécessaires lorsque les exigences en matière de suppression des harmoniques sont élevées. Le plus souvent, on choisit des bobines avec une chute de tension de 2 % à 4 %. Ce pourcentage est relatif à la tension de phase, soit :

UK = △U / Up × 100 %

Où : △U – chute de tension de phase

Up – tension de phase

En triphasé, la valeur de l’inductance de la réactance d’entrée est :

L = (2 à 4) / [100 (Up × 10⁻³ / 2 × 3,14 × f × I)] (Note 1)

Note 1 : Il s’agit de la formule originale. La formule correcte est : L = (2 à 4) / [100 (Up × 10⁻³ × 2 × 3,14 × f × I)] mH

L’intensité doit être légèrement supérieure à l’intensité nominale afin d’éviter les surcharges. Une valeur d’inductance légèrement supérieure n’est pas problématique. Une valeur plus élevée permet de réduire les harmoniques. Les clients doivent également tenir compte de l’impédance interne de l’alimentation. La puissance du transformateur est plus de 10 fois supérieure à celle de l'onduleur, et la ligne est très courte. L'impédance interne de l'alimentation est faible. Il est donc nécessaire d'utiliser une inductance d'entrée AC, et plus particulièrement une inductance de valeur élevée, par exemple de 4 % à 5 %.

L'utilisation simultanée d'inductances AC et DC est préférable. Le tableau 4 présente les données de suppression des harmoniques pour les inductances AC et DC. Le tableau 5 présente également ces données.

Remarque : L'inductance AC est de 3 % ; l'énergie stockée dans l'inductance côté DC correspond à 0,08 à 0,15 ms (conversion de charge à 100 %) ; l'énergie stockée dans le condensateur de filtrage principal correspond à 15 à 30 ms (conversion de charge à 100 %) ; la charge est de 100 %. Le courant harmonique de chaque ordre est calculé selon la formule : courant harmonique d'ordre n = courant fondamental × (taux de génération du courant harmonique d'ordre n %) / 100.

Remarque : L’onduleur de test a une puissance de 45 kW ; le courant de test est de 90 à 110 A ; l’instrument de test est un analyseur de qualité de l’énergie FLUKE-43B ; la réactance d’entrée CA est de 0,2 mH (réactance de chute de tension de 2 %) ; l’inductance de la réactance CC est de 1,2 mH ; la charge est une charge purement résistive ; le courant harmonique de chaque ordre est calculé selon la formule : courant harmonique de rang n = courant fondamental × (taux de génération du courant harmonique de rang n) / 100.