Assurer l'intégrité du réseau électrique
Test d'harmoniques IEC 61000-3-2 et mesure de flickers IEC 61000-3-3
Les harmoniques sont des courants ou des tensions ayant des fréquences qui sont des multiples entiers de la fondamentale principale (généralement 50 / 60 Hz). Elles se produisent lorsqu'une charge est non-linéaire – ce qui est souvent le cas pour des alimentations à découpage (SMPS) – et peuvent engendrer divers problèmes de qualité de puissance. C'est pourquoi une analyse d'harmoniques est importante : elle identifie quelles harmoniques sont présentes, leurs largeurs et comment elles évoluent selon les états de fonctionnement. Ces détails déterminent à la fois la principale cause des harmoniques et le risque pour le secteur.
Les flickers correspondent à des fluctuations très courtes de tension et de courant. Ils signifient souvent qu'un appareil présente des changements rapides dans sa consommation d'énergie. Alors que les harmoniques décrivent la distorsion dans une forme d'onde périodique, les flickers correspondent plutôt à la variation de temps dans la demande de charge sur le secteur. Les flickers sont importants car à la fois le secteur et l'équipement connecté présument une alimentation stable. Si un appareil cause de manière répétitive des creux de tension rapides ou des changements de charges rapides, il peut perturber d'autres appareils sur le même secteur.
Le but principal du test d'harmoniques et de flickers est de s'assurer qu'un appareil ne compromette pas l'intégrité du secteur, plutôt que de démontrer que l'appareil remplit sa fonction prévue. Un appareil peut “bien fonctionner” et encore mal interagir avec l'écosystème environnant.
Le test de conformité des harmoniques et des flickers est généralement effectué dans un environnement contrôlé avec une source AC stabilisée et des outils de mesure étalonnés.
Les principales raisons pour lesquelles le test de conformité échoue incluent :
- Un appel de courant non linéaire : Les alimentations à découpage consomment du courant par courtes salves, ce qui peut engendrer une distorsion harmonique. Cela peut être évité avec un filtre d'entrée ou une correction passive.
- Un comportement PFC sous-corrigé : Les appareils haute puissance (au-delà de 75 W) devrait inclure une correction du facteur de puissance (PFC). Les PFC mal implémentées peuvent engendrer des émissions dépassant la gamme acceptable en introduisant des harmoniques de faible ordre et en augmentant le facteur de crête.
- Courant d'appel au démarrage : Des pics de courant de courte durée peuvent se produire lorsqu'un appareil est mis sous tension. Ces pics peuvent dépasser les limites de courant harmonique, même quand l'état stable est acceptable.
- Transitions d'état de puissance : Les systèmes embarqués changent souvent d'état de fonctionnement. Ces transitions peuvent engendrer des harmoniques ou des flickers.
Les analyseurs de puissance et les oscilloscopes peuvent révéler des harmoniques et des flickers indésirables. Les analyseurs de puissance disposent d'un mode harmoniques qui effectue une transformée de Fourier rapide (FFT) afin de calculer la valeur RMS et l'angle de phase. Certains analyseurs de puissance, tels que le LMG de ZES Zimmer, peuvent faire cela jusqu'aux 200 premières harmoniques. Les harmoniques de courant sont plus communément mesurées en utilisant un oscilloscope et des sondes appropriées. Les résultats sont généralement présentés à la fois dans un format graphique et numérique. Dans certains cas, un oscilloscope peut également prendre en charge un test automatique afin de vérifier la conformité à une ou plusieurs normes harmoniques. Au cours des étapes de validation et de conformité, les analyseurs de puissance sont utilisés pour générer des rapports et aider à identifier quelles harmoniques violent les limites maximales indiquées dans les normes.
