The slide is titled "Problèmes de qualité de l’énergie," which translates to "Power Quality Issues." It features a subtitle highlighting the challenges posed by power electronics in modern electrical grids, presented by [Your Name].

Problèmes de qualité de l’énergie

Défis posés par l’électronique de puissance dans les réseaux électriques modernes. Par [Votre Nom].

Source: Présentation PowerPoint sur les défis de l’électronique de puissance dans les réseaux électriques

This agenda slide outlines a presentation on power quality, starting with an introduction defining energy quality, network evolution, and presentation goals. It then covers the role of power electronics in modern equipment and their network effects, key issues like harmonics and voltage fluctuations with impacts on equipment, measurement and mitigation strategies including instruments and filters, and concludes with a case study and key takeaways.

Plan de la présentation

1. 1. Introduction

Définition de la qualité de l’énergie, évolution des réseaux et objectif de la présentation.

2. 2. Rôle de l’électronique de puissance

Types d’équipements modernes et leurs effets sur le réseau électrique.

3. 3. Principaux problèmes et impacts

Harmoniques, flicker, creux, surtensions, déséquilibres et transitoires ; effets sur équipements.

4. 4. Mesure, diagnostic et mitigation

Instruments, normes ; filtres passifs/actifs, solutions convertisseurs et réseau.

5. 5. Étude de cas et conclusion

Exemple pratique optionnel et synthèse des points clés. Source: Présentation PowerPoint sur : Problèmes de qualité de l’énergie dans les réseaux dominés par l’électronique de puissance

This slide serves as a section header titled "1. Introduction," marking the first part of the presentation. It includes a subtitle that provides an overview of key concepts to establish the necessary context.

1

1. Introduction

Vue d’ensemble des concepts clés pour poser le contexte.

The slide defines energy quality as the stability and reliability of the electrical power supply, along with precise control of voltage and frequency. It emphasizes waveforms free from major disturbances, as well as the absence of significant distortions and interruptions.

Définition de la qualité de l’énergie

• Stabilité et fiabilité de l’alimentation électrique
• Contrôle de la tension et de la fréquence
• Formes d’onde sans perturbations majeures
• Absence de distorsions et interruptions significatives

Traditional power networks featured centralized production and high stability. The integration of renewables has led to decentralization and increased variability, while proliferating electronic equipment introduces distortions, and intelligent systems enable advanced monitoring and adaptive control.

Évolution des réseaux

• Réseaux traditionnels : production centralisée, stabilité élevée.
• Intégration renouvelables : décentralisation, variabilité accrue.
• Équipements électroniques : convertisseurs proliférants, distorsions introduites.
• Systèmes intelligents : surveillance avancée, contrôle adaptatif.

This slide outlines the objectives of the presentation, focusing on analyzing problems caused by power electronics and evaluating their impacts on energy quality. It also explores solutions to enhance the electrical grid and identifies effective mitigation techniques.

Objectif de la présentation

• Analyser les problèmes induits par l’électronique de puissance
• Évaluer les impacts sur la qualité de l’énergie
• Explorer les solutions pour améliorer le réseau électrique
• Identifier les techniques de mitigation efficaces

This section header slide, titled "Problèmes de qualité de l’énergie dans les réseaux dominés par l’électronique de puissance," introduces Section 2 on the role of power electronics in energy networks. It features a subtitle that outlines an examination of equipment and their influences on the network.

Problèmes de qualité de l’énergie dans les réseaux dominés par l’électronique de puissance

2

Rôle de l’électronique de puissance

Examen des équipements et leurs influences sur le réseau.

Modern equipment types include converters that control AC-DC conversion using semiconductors and inverters that generate AC waves from DC for network integration. Additionally, the slide covers speed variators, which regulate motor speeds through frequency adjustment, and EV chargers that manage battery charging with energy control.

Types d’équipements modernes

• Convertisseurs : Contrôlent la conversion AC-DC via semi-conducteurs.
• Onduleurs : Génèrent des ondes AC à partir de DC pour réseaux.
• Variateurs de vitesse : Régulent la vitesse des moteurs par fréquence.
• Chargeurs EV : Gèrent la charge des batteries avec contrôle énergétique.

Non-linear power electronics equipment, such as converters, introduce current distortions that generate harmonics, polluting the electrical network, increasing losses, and causing equipment overheating. The injection of these distorted harmonic currents disrupts network balance, leading to instabilities, voltage drops, and reduced reliability, which requires corrective measures to maintain stability.

Caractéristiques et effets sur le réseau

This section header slide, titled "Problèmes de qualité de l’énergie dans les réseaux dominés par l’électronique de puissance," introduces Section 3 on the main power quality issues. It provides a subtitle detailing common disturbances in electrical networks dominated by power electronics.

Problèmes de qualité de l’énergie dans les réseaux dominés par l’électronique de puissance

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Principaux problèmes de qualité

Détail des perturbations courantes dans les réseaux électriques dominés par l’électronique de puissance

Source: Présentation PowerPoint

Harmonics are frequencies that are multiples of the fundamental frequency, generated by non-linear loads such as power electronics. Total harmonic distortion (THD) measures the deformation of the sinusoidal waveform, leading to impacts like reduced efficiency and equipment overheating.

3.1 Harmoniques et distorsion

• Harmoniques : fréquences multiples de la fondamentale.
• Générées par charges non linéaires (électronique de puissance).
• Distorsion harmonique totale (THD) : mesure de déformation sinusoïdale.
• Impacts : dégradation efficacité, surchauffe équipements.

Source: Les harmoniques sont des fréquences multiples de la fondamentale causant distorsion harmonique totale (THD), dégradant l’efficacité.

Flicker, or papillotement, is defined as visible voltage variations detectable by the naked eye, primarily caused by fluctuating loads like motors and arcs, with links to unstable power electronics such as converters. It leads to lighting flicker and visual irritation, measured by short-term (Pst) and long-term (Plt) indices, and is regulated by IEC standards to minimize impacts.

3.2 Flicker (papillotement)

• Définition : variations de tension visibles à l’œil nu.
• Causes principales : charges fluctuantes comme moteurs et arcs.
• Lien avec électronique de puissance : convertisseurs instables.
• Effets : papillotement de l’éclairage, irritation visuelle.
• Mesure : indices Pst (court terme) et Plt (long terme).
• Normes : limites IEC pour minimiser les impacts.

Source: Variations de tension perceptibles à l’œil nu, souvent dues à des charges fluctuantes comme les moteurs ou arcs électriques.

Creux refers to a sudden voltage drop that affects sensitive devices, while surtensions denote a sharp voltage increase that disrupts equipment. These phenomena, primarily caused by short circuits and switching operations, can lead to malfunctions or damage in electronic devices.

3.3 Creux & surtensions

• Creux : baisse soudaine de tension affectant les appareils sensibles
• Surtensions : hausse brutale de tension perturbant les équipements
• Impacts : dysfonctionnements ou dommages aux dispositifs électroniques
• Causes principales : courts-circuits et opérations de commutation

In three-phase electrical systems, imbalances arise from voltage or current differences between phases, primarily caused by asymmetrical loads and non-linear converters. These lead to motor overheating, increased energy losses, reduced efficiency, and equipment failures, with measurement achieved through the phase balancing factor.

3.4 Déséquilibres

• Différences de tension ou courant entre phases triphasées
• Causes : charges asymétriques et convertisseurs non-linéaires
• Effets : surchauffe des moteurs et pertes d'énergie accrues
• Impacts : réduction d'efficacité et défaillances d'équipements
• Mesure : via le facteur d'équilibrage des phases

Rapid voltage spikes in electrical systems arise from short-duration switching events, primarily caused by power electronics, and pose a risk of damaging insulation and leading to premature equipment failures. These transients can be detected using specialized transient analyzers to mitigate their impacts.

3.5 Transitoires rapides

• Pics de tension courts dus à des commutations
• Risque d’endommagement de l’isolation électrique
• Causes principales : électronique de puissance
• Impacts : défaillances prématurées des équipements
• Détection via analyseurs de transitoires

This section header slide, titled "4. Impacts sur les équipements et le réseau," introduces the fourth major topic of the presentation. It features a subtitle that outlines an analysis of the practical and economic consequences affecting equipment and the network.

4. Impacts sur les équipements et le réseau

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Impacts sur les équipements et le réseau

Analyse des conséquences pratiques et économiques sur les équipements et le réseau

The slide details the impacts of electrical issues on equipment, highlighting common failures from overheating and harmonic distortion that shorten component lifespan, raise maintenance costs, and cause unplanned system outages. It also covers network effects, including instability from imbalances and transients that lead to major economic losses, non-compliance with energy quality standards, reduced overall reliability, and potential regulatory penalties.

Impacts détaillés

The slide, titled "Illustration des impacts," features an image depicting the negative effects of overheating or related issues in electrical systems. It highlights key points including damaged equipment from overheating, energy losses in the network, service instability and interruptions, and increased maintenance costs.

Illustration des impacts

!Image

• Équipements endommagés par surchauffe
• Pertes d’énergie dans le réseau
• Instabilité et interruptions de service
• Augmentation des coûts de maintenance

Source: Power grid failure

This section header slide introduces Section 5, titled "Méthodes de mesure et de diagnostic," which focuses on methods for measuring and diagnosing energy quality. It includes a subtitle highlighting tools and standards used to evaluate energy quality.

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Méthodes de mesure et de diagnostic

Outils et standards pour évaluer la qualité de l'énergie

The slide titled "5.1 Instruments" outlines key tools for electrical power quality analysis, including energy quality analyzers that measure overall electrical parameters. It also covers oscilloscopes for capturing waveforms and fast transients, THD sensors for total harmonic distortion evaluation, flicker detectors for voltage flicker analysis, and transient sensors for detecting instantaneous disturbances.

5.1 Instruments

• Analyseur de qualité de l’énergie : mesure globale des paramètres électriques.
• Oscilloscopes : capture des formes d’onde et transitoires rapides.
• Capteurs THD : évaluation de la distorsion harmonique totale.
• Détecteurs de flicker : analyse du papillotement de tension.
• Capteurs de transitoires : détection des perturbations instantanées.

The slide outlines key international standards for power quality, including IEC 61000 which defines emission thresholds for harmonics and flicker, and IEEE 519 which limits harmonic distortions in currents and voltages. Compliance with these norms ensures network stability, guides energy quality measurements and diagnostics, and prevents negative impacts from power electronics.

5.2 Normes et critères

• IEC 61000 définit seuils d'émissions pour harmoniques et flicker.
• IEEE 519 limite distorsions harmoniques dans courants et tensions.
• Évaluation conforme aux standards internationaux assure stabilité réseau.
• Normes guident mesure et diagnostic de qualité d'énergie.
• Conformité prévient impacts négatifs des électroniques de puissance.

Source: IEC 61000, IEEE 519 : seuils pour harmoniques, flicker ; évaluation conforme aux standards internationaux.

This section header slide introduces Section 6, titled "Techniques de Mitigation," which focuses on energy quality improvement strategies. It features a subtitle emphasizing solutions to correct energy quality issues.

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Techniques de Mitigation

Solutions pour corriger les problèmes de qualité de l’énergie

Passive filters, as described on the slide, utilize capacitors and inductors to filter out harmonics and reduce distortion in electrical networks. They are simple to implement and cost-effective but feature a fixed response that does not adapt well to load variations.

6.1 Filtres passifs

• Utilisent condensateurs et inductances pour filtrer harmoniques
• Atténuent distorsions harmoniques dans les réseaux électriques
• Simples à implémenter et économiquement avantageux
• Réponse fixe, inadaptée aux variations de charge

Source: Description: Condensateurs et inductances pour atténuer harmoniques ; simples et économiques mais fixes.

Active filters, or "filtres actifs," are dynamic systems that inject compensating currents to address power quality issues. They adapt in real-time to load variations, effectively mitigate harmonics and distortions, and enhance network stability and overall quality.

6.2 Filtres actifs

• Systèmes dynamiques injectant des courants compensateurs.
• Adaptables en temps réel aux variations de charge.
• Mitigation efficace des harmoniques et distorsions.
• Amélioration de la stabilité et qualité du réseau.

This slide outlines advanced solutions for converters to mitigate power quality issues, including PWM control to reduce harmonics and optimized designs that minimize source distortions. It also covers selective harmonic modulation strategies, multilevel topologies for smoother waveforms, and real-time adaptive control for varying loads.

6.3 Solutions côté convertisseurs

• Contrôle avancé PWM pour réduire les harmoniques
• Conception optimisée minimisant distorsions à la source
• Stratégies de modulation sélective d'harmoniques
• Topologies multiniveaux pour formes d'onde lisses
• Contrôle adaptatif en temps réel aux charges

FACTS enable precise control of power flow to enhance grid stability, while Smart Grids provide real-time monitoring of energy disruptions. Intelligent algorithms allow for automatic corrections, improving voltage regulation, network balance, and proactive integration to prevent quality issues.

6.4 Solutions réseau (FACTS, Smart Grid)

• FACTS : contrôle précis du flux de puissance pour stabilité accrue
• Smart Grid : monitoring en temps réel des perturbations énergétiques
• Correction automatique via algorithmes intelligents pour mitigation rapide
• Amélioration de la régulation de tension et équilibre du réseau
• Intégration proactive pour prévenir les problèmes de qualité

This slide serves as a section header titled "Étude de cas (facultative)," marking it as the optional seventh section of the presentation. It features a subtitle describing a practical example of applying mitigation techniques in a power electronics-dominated network.

7. Étude de cas (facultative)

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Étude de cas facultative

Exemple pratique d'application des techniques de mitigation dans un réseau dominé par l’électronique de puissance.

Source: Présentation PowerPoint sur : Problèmes de qualité de l’énergie dans les réseaux dominés par l’électronique de puissance

• Réseau industriel impacté par harmoniques des onduleurs.
• THD initial élevé à 15% par électronique de puissance.
• Déploiement de filtres actifs pour mitigation.
• Réduction du THD à 5% après implémentation.
• Amélioration significative de la fiabilité du réseau.

This section header slide, titled "Problèmes de qualité de l’énergie dans les réseaux dominés par l’électronique de puissance" (Power Quality Issues in Networks Dominated by Power Electronics), introduces Section 8. It features the subtitle "Synthèse des problèmes et perspectives pour les réseaux futurs," synthesizing key quality challenges and outlining prospects for future power networks.

Problèmes de qualité de l’énergie dans les réseaux dominés par l’électronique de puissance

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Conclusion

Synthèse des problèmes et perspectives pour les réseaux futurs

Quality issues in the energy sector can be effectively managed through advanced measures and mitigations, gaining even greater importance amid the ongoing energy transition. The slide recommends investing in monitoring and standards to build a resilient network, urging adoption of innovative solutions today.

Conclusion

Les problèmes de qualité sont gérables par des mesures et mitigations avancées.

Importance croissante avec la transition énergétique.

Recommandations : Investir en monitoring et normes.

Message de clôture : Vers un réseau résilient.

Appel à l'action : Adoptez des solutions innovantes dès aujourd'hui.

Source: Présentation PowerPoint sur : Problèmes de qualité de l’énergie dans les réseaux dominés par l’électronique de puissance