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Laboratoire
d'Electrotechnique
et d'Electronique
Industrielle
Journées EEA
118 - 19 mars 2004Électronique de Puissance
pour la qualité de l'énergie des réseaux de bord d'avionP. Ladoux, F. Richardeau, L. Raulin
Laboratoire
d'Electrotechnique
et d'Electronique
Industrielle
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218 - 19 mars 2004Le système électrique avionLe système électrique avion
Ex : A330-300 - Power generating systemsCSM/G
BAT 1 & 2
BCL 1 & 2
STAT INV
Emergency
power centreTR ESS
RATBAT APU
TR APU
APU GEN
Primary power centre
TR 1 & 2
IDG 1 & 2EXT PWR
Electrical System
Hydraulic System
2Laboratoire
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318 - 19 mars 2004
THS actuatorsAPU starter
Rudder actuators
Ex : A330-300 - Major power consumers (emergency configuration)Electrical System
Hydraulic System
Windshield and
windows anti-ice systemsElectronics
(essentials loads)Landing
lightFuel pump THS actuatorsBraking
systemElevator
actuatorsInboard aileron actuatorsOutboard
aileron actuators Slats actuators Le système électrique avionLe système électrique avionLaboratoire
d'Electrotechnique
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Industrielle
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418 - 19 mars 2004
ProblématiqueProblématiquede de maîtrisemaîtrisede de la la QualitéQualitéRéseauRéseau •TENDANCES : L'AVION d'aujourd'hui et de demainTENDANCES : L'AVION d'aujourd'hui et de demain-Réseau & Consommateurs : de Réseau & Consommateurs : de plus forte puissanceplus forte puissance
•Puissance installée de la génération principale :Puissance installée de la génération principale :
»A340A340::300 kVA300 kVA
»A380A380::600 kVA600 kVA
»MEA MEA ((More Electrical AircraftMore Electrical Aircraft) :) :1 MVA1 MVA-Généralisation de l'Généralisation de l'Electronique de PuissanceElectronique de Puissance
•Etages de redressement passif 115VAC / 270VDCEtages de redressement passif 115VAC / 270VDC»66--PulsesPulses
»1212--PulsesPulses
•Convertisseurs statiques pilotésConvertisseurs statiques pilotés »Ensembles Onduleur/MoteurEnsembles Onduleur/Moteur »Convertisseurs Convertisseurs AC/DC & AC/DC & DC/DCDC/DC 3Laboratoire
d'Electrotechnique
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518 - 19 mars 2004
ProblématiqueProblématiquede de maîtrisemaîtrisede de la la QualitéQualitéRéseauRéseau •TENDANCES : L'AVION d'aujourd'hui et de demainTENDANCES : L'AVION d'aujourd'hui et de demain-Réseau & Consommateurs : de Réseau & Consommateurs : de plus forte puissanceplus forte puissance
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•CHARGES non-linéairesDistorsion sur la tension
délivrée au POR ProblProbléématiquematiquede de mamaîîtrisetrisede de la la QualitQualitééRRééseauseau 4Laboratoire
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718 - 19 mars 2004
•LA QUALITE RESEAU -Risques et impacts : •Augmentation des pertes: sur-dimensionnement du système •Diminution du MTBFdes équipements •Impact sur la performancedes équipementsUn besoin :
-Maîtriser le THDVau "Point Of Regulation" •En imposant des contraintes topologiques •En évaluant des solutions de filtrage actif EGIDE : contrôleur de FAN à absorption sinusCOMPENSATEUR PARALLELEProbl
Probléématiquematiquede de mamaîîtrisetrisede de la la QualitQualitééRRééseauseauLaboratoire
d'Electrotechnique
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818 - 19 mars 2004
FILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESFILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESAucune modification des étages d'entrée des récepteursAucune modification des étages d'entrée des récepteurs
non linéaires non linéaires fréquence de commutation élevée fréquence de commutation élevée Tension de bus continu élevée Tension de bus continu élevée f rmax = 800 Hz Rang 25 : f = 20 kHz ! 5Laboratoire
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E/2 v rv ond modulateur vond réf E/2 g1 g 2 g1g2 Raccordement d 'un onduleur de tension sur le réseau FILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESFILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESLaboratoire
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LE/2 v r iondv ond modulateur vond réf E/2 g1 g 2 g 1g2 Raccordement d 'un onduleur de tension sur le réseau FILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESFILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUES 6Laboratoire
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LE/2 v r iondv ond modulateur i i réf- PI vond réf E/2 g1 g 2 g 1g2 Raccordement d 'un onduleur de tension sur le réseau FILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESFILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESLaboratoire
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Vsynchro
I actif LE/2 v r iondv ond modulateur i i réf PI vond réf E/2 g1 g 2 g 1g2 Raccordement d 'un onduleur de tension sur le réseau X FILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESFILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUES 7Laboratoire
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Principe du filtrage actif parallèle
ichInRéseau
ir Z FILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESFILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESLaboratoire
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Réalisation d'un filtrage actif parallèle
Vsynchro
I actif LE/2 iondv ond modulateur i-+ PI vond réf vr E/2 g1 g 2 g 1g2 x réseau i ch FFT i hréf E PI E2réf
E 2 x 2 FILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESFILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUES 8Laboratoire
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Exemple de dimensionnement :
30 m20 H v r i ch
115 V - 800 Hz
thtItIti hhch I )16sin(23sin23cos2)( 4 1 16312252232,5192,5175135117,579593251Valeur
efficace (A)Rang tV.cos2 FILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESFILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESLaboratoire
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Exemple de dimensionnement :
i ch (t)v r (t)Simulation Psim
FILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESFILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUES 9Laboratoire
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Choix de la tension du bus continu
Détermination de la tension E :
Compensation des harmoniques jusqu'au rang 25 :Compensation des harmoniques jusqu'au rang 25 :Tension délivrée par l'onduleur :
L dtdiLvv ondrond max ))((.2 aond mtvMaxE thtIti hhond I .)16sin(2.3sin2)( 4 1 163thLtILtVtv hhr ndo I .)16cos(2...3cos2...cos2)( 4 1 163
i chi r v r v ond i ond FILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESFILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUES
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Formes d 'ondes
Simulation Psim
360 Vv ond (t)
E = 800 V !
( L = 55 H) FILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESFILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUES 10Laboratoire
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Bras d'onduleur multiniveaux à trois cellules imbriquées E/3 2E/3 f c = 75 kHzTransistors MOS
ALfEI d4,5.36
maxE/3 = 266 V
f dec = 225 kHz FILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESFILTRAGE ACTIF DES HARMONIQUESLaboratoire
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