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Procédé de détermination instantanée de taux de distorsion de signaux sur
un réseau électrique alternatif, et dispositif associé.
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet un procédé de détermination
instantanée d'un taux de distorsion de signaux sur un réseau électrique
alternatif, et notamment sur un réseau électrique alternatif distribuant des
signaux à fréquence variable. Elle concerne également un dispositif
électronique apte à mettre en oeuvre un tel procédé.
L'invention a essentiellement pour but de proposer une solution pour
fournir en temps réel des informations pour la caractérisation des
perturbations présentes sur un réseau électrique, notamment un réseau
électrique dont la fréquence de la tension disponible sur le réseau est
variable. Le procédé selon l'invention est cependant directement
transposable à des réseaux électriques dont la fréquence de la tension
disponible est fixe.
Le domaine de l'invention est, d'une façon générale, celui de l'analyse
des réseaux électriques à courant alternatif, et notamment la détermination
des perturbations susceptibles d'être présentes sur de tels réseaux. Une
telle analyse peut notamment consister en une opération visant à qualifier la
linéarité de la caractéristique d'un système relié au réseau électrique
considéré. Si cette caractéristique est linéaire, le système répond à une
sinusoïde par une sinusoïde, sinon, il introduit une distorsion et le signal
de
sortie n'est plus sinusoïdal, mais a acquis des harmoniques
Le taux de distorsion, encore appelé taux de distorsion harmonique,
abrégé par le sigle THD, est une grandeur qui permet d'évaluer, à l'aide d'un
nombre unique, la perturbation d'un courant ou d'une tension en un point
d'un réseau électrique donné, en considérant la déformation de la grandeur
sinusoïdale des signaux dudit réseau. Ce taux est fréquemment utilisé pour
mesurer la pollution harmonique que provoquent les différents appareils
reliés au réseau considéré, et pour surveiller des fluctuations rapides sur le
réseau. Le THD est défini comme le rapport de la valeur efficace globale des
harmoniques (c'est-à-dire la somme quadratique des harmoniques) à la
valeur efficace de la composante fondamentale, selon la formule (1)
suivante :
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Formule (1) : THD=100*~(Z(k-1_> -)Hk2)/Ho,
où Ho représente la valeur de la moyenne quadratique, ou valeur efficace, de
la composante fondamentale du signal considéré, et HK représente la valeur
de la moyenne quadratique de l'harmonique de rang K. La formule (1)
constitue une formule de calcul du taux de distorsion harmonique adaptée à
une approche fréquentielle du signal à traiter.
Le THD donne ainsi une évaluation quantitative de contenu
fréquentiel d'un signal à mesurer en indiquant l'importance énergétique des
harmoniques par rapport à la composante fondamentale du signal.
Actuellement, la très grande majorité des appareils de mesure aptes à
calculer le THD d'un signal procèdent en utilisant un algorithme de FFT (Fast
Fourier Transform en anglais, pour Transformée de Fourier Rapide), basé
sur la décomposition en séries de Fourier du signal à mesurer. Un tel
algorithme donne l'amplitude et la phase de chaque pas fréquentiel. A partir
de cette information, un second calcul, correspondant à la formule (1),
permet de déterminer le THD. Par définition, de tels calculs sont adaptés à
des signaux stationnaires. Pour des raisons pratiques évidentes, ils font
intervenir un nombre de points préalablement défini, très souvent égal à une
puissance de deux pour optimiser les temps de calcul.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
Les appareils du commerce aujourd'hui disponibles sont adaptés pour
mesurer des THD sur des signaux dont la fréquence est fixe et
préalablement connue. Typiquement, de telles fréquences sont soit 50 Hz
(Hertz) sur le réseau électrique Européen, soit 60 Hz sur le réseau électrique
américain, ou encore 400 Hz par exemple sur certains réseaux présents
dans le domaine de l'aéronautique. De tels appareils ne peuvent pas
fonctionner pour réaliser des mesures sur un signal dont la fréquence est
variable, et dont la valeur ne peut être prévue à l'avance.
De plus, les algorithmes FFT mentionnés calculent le THD sur un
nombre important de périodes du signal. Avec un tel principe, il n'est pas
possible de distinguer une variation rapide de THD sur un signal dont la
durée est faible par rapport à la durée de la fenêtre de calcul ;en effet, une
telle variation rapide serait moyennée par le reste du signal mesuré.
Enfin, le calcul des FFT s'applique par principe sur un nombre
important de périodes du signal ;en effet, jusqu'à présent, les signaux
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analysés étaient stationnaires, et il n'était pas nécessaire de concentrer les
calculs sur une durée courte ;en conséquence, les calculs existant de FFT
ne sont pas adaptés à des analyses sur des intervalles de temps très courts.
Or il existe désormais des secteurs industriels où l'utilisation de
réseaux électriques à fréquence variable se développe. C'est le cas
notamment du secteur de l'aéronautique. Par exemple, l'avion gros porteur
A380 d'Airbus met en oeuvre un tel réseau électrique. En effet, le réseau
électrique alternatif de l'A380 est un réseau triphasé dont la génération est
assurée par quatre générateurs à fréquence variable, abrégé par le sigle
VFG, directement accouplés sur l'étage haute pression de chaque réacteur.
L'excitation de l'alternateur est commandée de façon à obtenir une tension
efficace de sortie régulée de 115 Volts à 200 Volts, la fréquence du réseau
étant comprise entre 360 Hz et 800 Hz environ. Chaque réacteur entraîne un
GFV qui alimente sa propre barre bus principale alternative.
D'une façon générale, l'utilisation croissante de l'électricité dans ce
domaine d'application est motivée notamment par une réduction de masse
de l'appareil considéré, en permettant une simplification des réseaux
hydrauliques lourds et contraignants en terme de maintenance.
DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION
Un problème général que cherche à résoudre l'objet de l'invention est
ainsi de pallier l'absence de moyens de calcul en temps réel d'une valeur
instantanée de THD, tout en s'adaptant à un réseau électrique produisant un
signal à fréquence variable.
L'objet de l'invention propose une solution aux problèmes et
inconvénients qui viennent d'être exposés. D'une façon générale, l'invention
propose un procédé de détermination instantanée de taux de distorsion sur
des signaux à fréquence variable, et un dispositif associé, dans lequel on
calcule un taux de distorsion harmonique sur une fenêtre temporelle la plus
courte possible, correspondant à la durée d'une période du fondamental du
signal considéré. Avantageusement, on cherche à déterminer précisément la
valeur de la fréquence du signal dont le THD est à calculer, et on procède à
une itération de certaines mesures réalisées lors d'un calcul donné pour le
calcul du THD sur des signaux suivants. Un tel procédé peut par ailleurs être
appliqué directement à des réseaux électriques alternatifs à fréquence fixe.
L'invention concerne donc essentiellement un procédé de
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détermination instantanée d'un taux de distorsion sur un réseau électrique
alternatif caractérisé en ce qu'il comporte les différentes étapes consistant
à:
- recevoir, depuis le réseau électrique, un signal d'entrée (Sin);
- sélectionner avec un premier moyen de traitement (1), une période
unique du signal d'entrée pour obtenir un signal échantillon (Sper);
- transmettre le signal échantillon à un deuxième moyen de
traitement (2);
- calculer le taux de distorsion harmonique du signal échantillon avec
le deuxième moyen de traitement.
Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées
dans le paragraphe précédent, le procédé selon l'invention peut présenter
une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes :
- le réseau électrique alternatif est un réseau électrique alternatif à
fréquence variable, le signal d'entrée étant un signal à fréquence variable ;
- l'étape de sélection, avec le premier moyen de traitement, d'une
période unique du signal d'entrée comporte les différentes opérations
consistant à :
- filtrer le signal d'entrée au moyen d'un dispositif de filtrage filtrant la
fréquence du fondamental du signal d'entrée, pour obtenir un signal filtré à
traiter;
- identifier la période du signal filtré à traiter et les instants de début et
de fin
d'alternance du signal filtré à traiter en détectant, au moyen d'un troisième
moyen de traitement, des passages par zéro du fondamental présent dans le
signal filtré à traiter ;
- sélectionner, avec un moyen de sélection, le signal échantillon en reportant
sur le signal d'entrée les instants de début et de fin d'alternance du signal
traité identifiés.
- l'étape d'identification de la période du signal filtré à traiter et des
instants de début et de fin d'alternance du signal filtré à traiter comporte
l'opération préalable supplémentaire consistant à transmettre, depuis le
moyen de sélection vers le troisième moyen de traitement, une information
relative à l'instant de fin d'alternance d'une portion de signal filtré
précédant
directement le signal échantillon.
- le dispositif de filtrage comporte un premier filtre présentant une
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première fréquence de coupure et un deuxième filtre présentant une
deuxième fréquence de coupure, le signal d'entrée étant transmis au premier
filtre et au deuxième filtre, produisant respectivement un premier signal
filtré
et un deuxième signal filtré, transmis respectivement à un premier moyen de
5 détection de passage par zéros et à un deuxième moyen de détection de
passage par zéro du troisième moyen de traitement, produisant des
informations relatives au passage par zéro et transmettant chacun à un
unique comparateur logique lesdites informations de passage par zéro, ledit
comparateur logique interprétant lesdites informations obtenues pour
déterminer la fréquence du fondamental à considérer dans l'opération
d'identification des instants de début et de fin d'alternance.
- la première fréquence de coupure est égale à la fréquence maximale
observable sur le réseau à fréquence variable, et en ce que la deuxième
fréquence de coupure est inférieure ou égale au double de la valeur de la
fréquence minimale observable sur le réseau à fréquence variable.
- la première fréquence de coupure est égale à 800 Hz et en ce que la
deuxième fréquence de coupure est égale à 600 Hz.
- l'étape de sélection, avec le premier moyen de traitement, d'une
alternance unique du signal d'entrée comporte les différentes opérations
consistant à :
- réaliser, au moyen d'un quatrième moyen de traitement et sur un signal
tronqué correspondant au signal d'entrée sur un intervalle de temps
préalablement déterminé, une analyse fréquentielle du signal tronqué, pour
identifier un contenu fréquentiel et la fréquence du fondamental du signal
d'entrée;
- identifier, au moyen d'un cinquième moyen de traitement, une date de
début et une date de fin de cycle du fondamental ;
- sélectionner, avec un moyen de sélection, un intervalle temporel
correspondant à une période du signal d'entrée en reportant sur le signal
tronqué les dates de début et de fin de cycle du fondamental identifiées.
- le procédé comporte l'étape préalable consistant à transmettre,
depuis le moyen de sélection vers le quatrième moyen de traitement , une
information relative à l'instant de fin d'alternance d'une portion de signal
précédant directement le signal échantillon.
- l'étape de calcul, avec le deuxième moyen de traitement, du taux de
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distorsion harmonique du signal échantillon comporte les opérations
consistant à :
- réaliser une analyse fréquentielle complète du signal échantillon pour
déterminer l'amplitude de chacune des harmoniques du signal échantillon ;
- appliquer aux amplitudes déterminées une formule de calcul du taux de
distorsion harmonique adaptée à une approche fréquentielle du signal à
traiter.
- l'étape de calcul, avec le deuxième moyen de traitement, du taux de
distorsion harmonique du signal échantillon comporte les opérations
consistant à :
- calculer les valeurs efficaces du signal complet et du fondamental ;
- appliquer aux valeurs efficaces calculées une formule de calcul du taux de
distorsion harmonique adaptée à une approche temporelle du signal à
traiter.
- le signal d'entrée est un signal numérique.
- le signal d'entrée est un signal analogique.
La présente invention se rapporte également à un dispositif de
détermination instantanée d'un taux de distorsion sur des signaux d'un
réseau électrique alternatif, apte à mettre en oeuvre au moins un mode de
mise en oeuvre du procédé selon l'invention, ledit dispositif recevant en
entrée un signal d'entrée, caractérisé en ce que le dispositif comporte
notamment :
- un premier moyen de traitement pour sélectionner une période
unique du signal d'entrée pour obtenir un signal échantillon;
- un deuxième moyen de traitement, recevant en entrée le signal
échantillon, pour calculer le taux de distorsion harmonique du signal
échantillon reçu.
Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées
dans le paragraphe précédent, le dispositif selon l'invention peut présenter
une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes :
- le réseau électrique alternatif est un réseau à fréquence variable ;
- le premier moyen de traitement comporte :
- un dispositif de filtrage filtrant la fréquence du fondamental du signal
d'entrée, pour obtenir un signal filtré à traiter;
- un troisième moyen de traitement identifiant la période du signal filtré à
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traiter et les instants de début et de fin d'alternance du signal filtré à
traiter
en détectant des passages par zéro du fondamental présent dans le signal
filtré à traiter ;
- un moyen de sélection déterminant le signal échantillon en reportant sur le
signal d'entrée les instants de début et de fin d'alternance du signal traité
identifiés.
- le dispositif de filtrage comporte un premier filtre présentant une
première fréquence de coupure et un deuxième filtre présentant une
deuxième fréquence de coupure, le premier filtre et le deuxième filtre
recevant le signal d'entrée et produisant respectivement un premier signal
filtré et un deuxième signal filtré, et
le troisième moyen de traitement comporte : -un premier moyen de détection
de passage par zéros et un deuxième moyen de détection de passage par
zéro, recevant respectivement le premier signal filtré et le deuxième signal
filtré, et produisant des informations relatives au passage par zéro
respectivement du premier signal filtré et du deuxième signal filtré ; -un
unique comparateur logique recevant les informations relatives au passage
par zéro et interprétant lesdites informations obtenues pour déterminer la
fréquence du fondamental à considérer.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de
l'invention. Les figures montrent :
- à la figure 1, une représentation schématique et générale du
dispositif selon l'invention ;
- à la figure 2, un premier exemple de réalisation schématique d'un
premier moyen de traitement intervenant dans le dispositif selon l'invention ;
- à la figure 3, un deuxième exemple de réalisation schématique du
premier moyen de traitement intervenant dans le dispositif selon l'invention ;
- à la figure 4, un exemple de réalisation détaillé de l'exemple de
réalisation de la figure 2;
à la figure 5, un premier exemple de réalisation schématique
d'un deuxième moyen de traitement intervenant dans le dispositif selon
l'invention ;
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- à la figure 6, un deuxième exemple de réalisation
schématique du deuxième moyen de traitement intervenant dans le
dispositif selon l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DES FORMES DE REALISATION
PREFEREES DE L'INVENTION
Les différents éléments apparaissant sur plusieurs figures auront
gardé, sauf précision contraire, la même référence.
La figure 1 montre de façon très schématique un exemple 100 de
dispositif selon l'invention. Un signal d'entrée Sin est fourni par le réseau
électrique à fréquence variable. Le signal d'entrée Sin est reçu par un
premier moyen de traitement 1, qui sélectionne, selon une première étape
du procédé selon l'invention, une unique période du signal d'entrée Sin. Bien
que le réseau électrique considéré fournisse un courant alternatif à
fréquence variable, on parle ici de période du signal d'entrée pour désigner
la période du signal d'entrée caractérisant, pendant une fenêtre temporelle
donnée, ledit signal d'entrée ;ce dernier étant effectivement périodique sur
la
fenêtre temporelle considérée.
La période unique sélectionnée par le premier moyen de traitement
lest alors transmise, par l'intermédiaire d'un signal échantillon Sper, à un
deuxième moyen de traitement 2 du dispositif selon l'invention. Le deuxième
moyen de traitement 2 réalise, selon une deuxième étape du procédé selon
l'invention, un calcul de THD pour chaque période de signal qui lui est
transmise par l'intermédiaire du signal échantillon Sper. Ainsi, pour chaque
période du signal d'entrée Sin, qui est transmise au deuxième moyen de
traitement par l'intermédiaire du signal échantillon Sper, le dispositif selon
l'invention est en mesure de réaliser un calcul de THD, et de fournir , sous
la
forme d'un signal de sortie Sout, une valeur numérique, ou, dans le cas d'un
traitement entièrement analogique, une forme analogique du résultat du
calcul.
D'une façon générale, le traitement des signaux qui vient d'être décrit,
est mis en oeuvre soit directement sur des signaux analogiques, soit sur des
échantillons numériques, obtenus de manière classique par passage d'un
signal analogique dans un convertisseur analogique/numérique.
La figure 2 montre un premier exemple de réalisation du premier
moyen de traitement 1. Dans cet exemple, le premier moyen de traitement 1
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est constitué d'un dispositif de filtrage 11, d'un troisième moyen de
traitement 12, d'un dispositif de sélection 15, et d'un circuit d'itération
16.
Le dispositif de filtrage 11 reçoit en entrée le signal d'entrée Sin ;sa
fonction est de filtrer le signal d'entrée Sin pour ne conserver que les
fréquences proches de la fréquence de la composante fondamentale, aussi
appelée fondamental, du signal d'entrée Sin, et fournir ainsi un signal filtré
à
traiter Sf. Le signal filtré à traiter Sf est ensuite transmis au troisième
moyen
de traitement 12, dont la fonction est de réaliser une opération de détection
de passage par zéro du fondamental, afin d'identifier la période du signal
filtré Sf et les instants de début d'alternance et de fin d'alternance du
signal
filtré Sf.
D'une façon générale, on désigne par le terme alternance la portion
de signal comprise entre un premier instant, dit de début d'alternance, et un
deuxième instant, dit de fin d'alternance, les amplitudes du signal aux
instants de début d'alternance et de fin d'alternance étant égales, mais pas
nécessairement nulle, le signal considéré ayant évolué sur une unique
période entière entre les instants de début d'alternance et de fin
d'alternance. Le terme cycle désigne une alternance particulière, pour
laquelle les amplitudes constatées aux instants - ou dates - de début et de
fin d'alternance sont nulles.
Des informations relatives aux instants de début et de fin d'alternance
sont transmises sous la forme d'un signal Sp à une première entrée d'un
dispositif de sélection, qui reçoit par ailleurs, au niveau d'une deuxième
entrée, le signal d'entrée Sin. Le dispositif de sélection 15 a alors pour
fonction de ne sélectionner, en reportant les instants de début d'alternance
et de fin d'alternance sur le signal d'entrée Sin, qu'une unique période du
signal d'entrée Sin, la période ainsi sélectionnée correspondant au signal
échantillon Sper qui est alors transmis au deuxième moyen de traitement 2.
Simultanément à la transmission du signal échantillon Sper au
deuxième moyen de traitement 2, un premier signal d'information Sm,
correspondant à des informations de fin de traitement et comportant
notamment l'instant de fin d'alternance de la période du signal Sin qui vient
d'être traitée, sont transmises depuis le moyen de sélection 15 vers un
circuit
d'itération 16. Ce dernier exploite ces informations pour transmettre, par
l'intermédiaire d'un deuxième signal d'information Sn, une donnée d'entrée
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au troisième moyen de traitement 12, ce dernier étant apte à extraire du
deuxième signal d'information Sn une information de début d'alternance de
la prochaine période du signal Sin à traiter. Cette dernière sera donc la
période directement suivante du signal Sin, la totalité du signal Sin pouvant
5 ainsi être traitée.
La figure 3 montre un deuxième exemple de réalisation du premier
moyen de traitement 1. Dans cet exemple, le premier moyen de traitement 1
est constitué d'un quatrième moyen de traitement 13, d'un cinquième moyen
de traitement 14, du dispositif de sélection 15, et du circuit d'itération 16.
10 Le quatrième moyen de traitement 13 reçoit en entrée le signal
d'entrée Sin, dont il extrait une portion correspondant à une fenêtre
temporelle préalablement définie du signal Sin et formant un signal
tronqué ;la fonction du quatrième moyen de traitement 13 est de réaliser une
analyse fréquentielle du signal tronqué, afin d'en extraire le contenu
fréquentiel et d'identifier la fréquence du fondamental du signal tronqué. Les
informations élaborées par le quatrième moyen de traitement 13 sont
transmises, sous la forme d'un troisième signal d'information Sg au
cinquième moyen de traitement 14, dont la fonction est de déterminer, à
partir des informations fréquentielles transmises, les instants de début et de
fin d'alternance du signal d'entrée Sin, correspondant aux dates de début de
cycle et de fin de cycle du fondamental du signal tronqué.
Comme dans le premier exemple, les informations relatives aux
instants de début et de fin d'alternance sont transmises sous la forme du
signal d'information Sp à la première entrée du dispositif de sélection 15,
dont le fonctionnement est le même que celui décrit au premier exemple.
Les signaux fournis et reçus par le circuit d'itération 16 sont identiques
à ceux du premier exemple décrit. Cependant, dans le deuxième exemple, le
deuxième signal d'information Sn est transmis au quatrième moyen de
traitement 13, qui a ainsi connaissance de la nouvelle date à partir de
laquelle la recherche du fondamental du signal d'entrée doit être recherchée.
La figure 4 montre un exemple de réalisation détaillé correspondant
au dispositif plus général représenté sur la figure 2. Cet exemple détaillé,
est
particulièrement adapté au cas où la fréquence du fondamental du signal
d'entrée Sin est susceptible de varier sur une plage de fréquences comprise
entre une fréquence minimale et une fréquence maximale supérieure au
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double de la fréquence minimale. C'est le cas, par exemple, pour les
réseaux électriques à fréquence variable dont la fréquence peut varier sur
une plage allant de 360 Hz à 800 Hz.
Pour de tels réseaux électriques, il est délicat de proposer un filtrage
dans lequel on garantit de couper dans tous les cas une première
harmonique du signal d'entrée, tout en garantissant de filtrer - c'est-à-dire
de
laisser passer -, toujours dans tous les cas, la composante fondamentale du
signal d'entrée. En effet, dans le cas où la composante fondamentale est
comprise entre 360 Hz et 400 Hz, la fréquence de la première harmonique
sera comprise entre 720 Hz et 800 Hz, c'est-à-dire encore dans la plage de
fréquence possible pour une composante fondamentale d'un signal d'entrée
du réseau considéré. Le troisième moyen de traitement 12 risque alors
d'identifier la première harmonique à une composante fondamentale.
Il faut donc être en mesure de couper, grâce au dispositif de filtrage
11, un signal compris entre 720 Hz et 800 Hz lorsque ce signal correspond à
une première harmonique du signal d'entrée Sin, et filtrer un tel signal
lorsqu'il correspond à une composante fondamental du signal d'entrée Sin,
ceci dans le but de fournir un signal filtré Sf exploitable au troisième moyen
de traitement 12.
Pour répondre à cette attente, on propose, dans l'exemple de la figure
4, de réaliser le dispositif de filtrage 11 au moyen d'un premier filtre 111
et
d'un deuxième filtre 112, le premier filtre et le deuxième filtre étant par
exemple des filtres passe-bas ayant des fréquences de coupure différentes,
respectivement égales à 800 Hz et 600 Hz dans l'exemple considéré. Dans
d'autres exemples de réalisation, les fréquences de coupure choisies sont
différentes de celles mentionnées. Avantageusement, on choisit une
première fréquence de coupure comprise entre 750 Hz et 850 Hz, et une
deuxième fréquence de coupure comprise entre 550 Hz et 650 Hz. Le
premier filtre 111 et le deuxième filtre 112 reçoivent chacun en entrée le
signal d'entrée Sin, qui est préalablement dupliqué, et produisent
respectivement un premier signal filtré Sf1 et un deuxième signal filtré Sf2.
Le premier signal filtré Sf1 et le deuxième signal filtré Sf2 sont
respectivement transmis à un premier module 121 et à un deuxième module
121' du troisième moyen de traitement 12, le premier module et le deuxième
module étant des moyens de détection de passage par zéro qui sont, dans
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cet exemple, identiques. Les informations de détection de passage par zéro
élaborées par les modules 121 et 121' sont ensuite transmises à un
comparateur logique 122 du troisième moyen de traitement 12 qui, en
fonction desdites informations de détection de passage par zéro, détermine
la fréquence du fondamental à considérer. Cette détermination est réalisée
comme suit:
- lorsque la fréquence réelle du fondamental est comprise entre 360
Hz et 400 Hz, la fréquence des signaux détectés dans le premier signal filtré
Sf1 sera comprise entre 720 Hz et 800 Hz, correspondant à la première
harmonique, et la fréquence des signaux détectés dans le deuxième signal
filtré Sf2 sera comprise entre 360 Hz et 400 Hz ;
- lorsque la fréquence réelle du fondamental est comprise entre 400
Hz et 600 Hz, la fréquence des signaux détectés dans le premier signal filtré
Sf1 sera comprise entre 400 Hz et 600 Hz, et la fréquence des signaux
détectés dans le deuxième signal filtré Sf2 sera également comprise entre
400 Hz et 800 Hz;
- lorsque la fréquence réelle du fondamental est comprise entre 600
Hz et 800 Hz, la fréquence des signaux détectés dans le premier signal filtré
Sf1 sera comprise entre 600 Hz et 800 Hz, et aucun signal ne sera détecté
dans le deuxième signal filtré Sf2, le signal d'entrée étant ici totalement
coupé par le deuxième filtre 112.
Ainsi, lorsque le comparateur logique 122 détecte la présence de
signaux différents provenant du premier filtre 111 et du deuxième filtre 112,
il
considère uniquement le deuxième signal filtré Sf2 en provenance du
deuxième filtre 112 comme contenant le fondamental du signal d'entrée ;
lorsque le comparateur logique 122 détecte la présence de signaux
identiques provenant du premier filtre 111 et du deuxième filtre 112, il
considère indifféremment le premier signal filtré Sf1 ou le deuxième signal
filtré Sf2 comme contenant le fondamental du signal d'entrée ; lorsque le
comparateur logique 122 détecte la présence d'un signal provenant du
premier filtre 111 et l'absence de signal provenant du deuxième filtre 112, il
considère uniquement le premier signal filtré Sf1 en provenance du premier
filtre 111 comme contenant le fondamental du signal d'entrée.
Le comparateur logique 122 permet ainsi de transmettre, après
traitement par les modules 121 ou 121', le bon signal filtré, c'est-à-dire
celui
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contenant le fondamental du signal d'entrée Sin, au moyen de sélection 15.
Le calcul du THD réalisé par le deuxième moyen de traitement 2 peut
ensuite s'effectuer selon différentes méthodes. Dans une première méthode,
classique, le deuxième moyen de traitement 2 procède à une analyse
fréquentielle complète du signal échantillon Sper qu'il reçoit, en en
établissant le spectre de fréquence, c'est-à-dire en en extrayant les valeurs
des amplitudes de chacune des harmoniques et du fondamental du signal
considéré. Une fois ces valeurs déterminées, on leur applique la formule (1)
précédemment donnée.
Dans une deuxième méthode, on réalise une approche temporelle du
signal à traiter. Une telle méthode apparaît comme plus efficace en terme de
temps de calcul, et donc plus adaptée à des applications temps réel, et est
utilisable sur des signaux numériques comme sur des signaux analogiques.
Dans une telle approche, ce sont les valeurs efficaces des différents signaux
intervenant qu'il faut considérer.
Dans un premier exemple de réalisation d'une telle approche,
représenté schématiquement à la figure 5, le deuxième moyen de traitement
2, qui reçoit en entrée le signal échantillon Sper comporte un premier
module de traitement 21 qui, à partir du signal échantillon Sper, élabore un
signal Sfond, relatif à la fréquence du fondamental, qui ne comporte que le
contenu fréquentiel relatif à la fréquence du fondamental du signal. A cet
effet, le premier module de traitement fait, par exemple, intervenir une
opération de filtrage, numérique ou analogique selon la nature du signal
Sper, en particulier avec un filtre passe-bande centré sur le fondamental. Un
deuxième module de traitement 22 du deuxième moyen de traitement 2
exploite alors le signal Sfond ainsi que le signal échantillon Sper pour
réaliser un calcul de THD selon la formule (2) suivante
Formule (2) : THD=100*~((VsperNstond)2-1)
OU Vsper représente la valeur efficace du signal échantillon Sper, et où
Vsfond représente la valeur efficace du signal Sfond.
Dans un deuxième exemple de réalisation d'une telle approche,
représenté schématiquement à la figure 6, le deuxième moyen de traitement
2, qui reçoit en entrée le signal échantillon Sper comporte un troisième
module de traitement 23 qui, à partir du signal échantillon Sper, sépare le
signal Sfond relatif à la fréquence du fondamental d'un signal
CA 02655740 2008-12-17
WO 2008/000990 PCT/FR2007/051427
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complémentaire Sharm, correspondant au signal échantillon Sper auquel a
été retiré le signal Sfond. A cet effet, le premier module de traitement fait,
par exemple, intervenir une opération de filtrage, numérique ou analogique
selon la nature du signal Sper, avec notamment un filtre passe-bande centré
sur la fréquence du fondamental. Un quatrième module de traitement 24 du
deuxième moyen de traitement 2 exploite alors les signaux Sfond et Sharm
pour réaliser un calcul de THD selon la formule (3) suivante
Formule (3) : THD=100*(VsharmNsfond)
OU VSharm représente la valeur efficace du signal Sharm, et où VSfond
représente la valeur efficace du signal Sfond.
Les formules (2) et (3) constituent ici des formules de calcul du taux
de distorsion harmonique adaptées à une approche temporelle du signal à
traiter.
