Mesure de l'intensité du courant électrique et du facteur de puissance par un réseau de capteurs à effet Hall

Résumé

Un système de mesure qui utilise un réseau de capteurs à effet Hall (HES) sans fil fut l’objet de travaux antérieurs. Les capteurs HES ont l’avantage d’un coût très bas ainsi qu’un niveau d’intégration qui permet un boîtier de petite taille. De plus, leur installation ne requiert pas le débranchement du fil conducteur à mesurer. En contrepartie, le gain de mesure de ce capteur dépend de son positionnement et ses mesures peuvent présenter de la diaphonie, puisqu’il mesure sans discrimination l’ensemble des champs magnétiques de son environnement. Ce projet contribue à faire avancer le domaine en améliorant les capacités de mesure du système développé antérieurement. À partir du même circuit analogique, le capteur est modifié afin d’augmenter la fréquence d’échantillonnage à 2KHz et intègre un protocole de communication qui synchronise l’information avec l’unité centrale de traitement (UCT). Cette synchronisation des données est exploitée afin d’ajouter la mesure du facteur de puissance pour chacun des circuits mesurés par les capteurs HES. Ces améliorations permettent l’application de la plupart des algorithmes de désagrégation du signal, un domaine de recherche connexe. La grande quantité de données échangées entre les capteurs et l’UCT requiert l’intégration d’une compression des données. Après analyse, la transformée en cosinus discrète (DCT) est préférée à d’autres méthodes dont la compression Free Lossless Audio Codec (FLAC), la transformée de Fourrier rapide (FFT) et la transformée en ondelette discrète (DWT). La calibration automatique d’un réseau de capteur HES proposée dans ce projet utilise la mesure unique d’un capteur avec transformateur de courant (CT). L’algorithme de separation des sources (SS) élaboré détermine ainsi dynamiquement les gains de mesures et retire la diaphonie. Un filtre passe-bande qui exploite directement les coefficients de la DCT réduit l’influence du bruit de fond et améliore la détection des petites charges. Au final, la SS et le filtre permettent de réduire l’erreur moyenne de mesure individuelle des capteurs à 0.2A. La mesure du déphasage des capteurs HES présente une erreur maximale observée de 6 degrés alors que le capteur CT présente une erreur maximale observée de 24 degrés. Il est recommandé d'améliorer ce dernier lors des prochains travaux, puisqu'il influence la précision globale du système. L’ajout de l’algorithme du gradient stochastique normalisé (NLMS) permet de réduire l’écart entre la somme des mesures des capteurs HES et la mesure du capteur CT à 0.2%. Sans l’utilisation du NLMS, cet écart était de 4.7%. Son utilisation augmente cependant l’erreur de mesure individuelle moyenne des capteurs à 0.4A pour la combinaison SS, filtre et NLMS.

Date	20 juil. 2018
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ghyslain Gagnon (Directeur(-trice)) & Claude Thibeault (Codirecteur(-trice))