CH06 : Les cellules de commutation

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1 BTS électrotechnqe 2 ème année - Scences physqes applqées H06 : Les cellles de commtaton Enje : converson de l énerge électrqe Problématqe : Entre l électrotechnqe et l électronqe, s est développée a cors de la 2 ème moté d XXème sècle ne novelle technologe, l électronqe de pssance (EP), parfos appelée à ses débts l électronqe des corants forts. L EP a por objet de modfer la présentaton de l énerge électrqe dans le bt de l tlser ratonnellement et économqement. Les systèmes permettant cette converson sont appelés convertssers statqes par opposton ax convertssers électromécanqes q sont rotatfs. Le développement de la technologe condsant réglèrement à de noveax besons, comment détermner la strctre d n convertsser statqe por répondre à n beson? Objectfs : A l sse de la leçon, l étdant dot : 6.1 onnaître les prncpax nterrpters tlsés en l électronqe de pssance ans qe lers commandes et réversbltés 6.2 onnaître les dfférentes sorces et les ncompatbltés d assocatons 6.3 Savor tlser ce docment por détermner la strctre d n convertsser 1. omment classfe-t-on les dpôles en électronqe de pssance (EP) : En électronqe de pssance, on classe les dpôles (q ls soent génératers o récepters) en dex catégores : Les génératers o récepters de tenson q ne pevent pas sbr de dscontnté de tenson (c'est-à-dre pas de varaton brsqe) lors des commtatons. Lers représentatons sont : Génératers de tenson Récepters de tenson Exemples : les batteres d accmlaters, les réseax et les condensaters sont des dpôles de tensons. Les génératers o récepters de corant q ne pevent pas sbr de dscontnté de corant lors des commtatons. Lers représentatons sont : Génératers de corant Récepters de corant

2 Exemple : la bobne et la machne à corant contn sont des dpôles de corant. 2. omment changer la natre d n dpôle? En ajotant en sére ne bobne à n dpôle de tenson, on obtent n dpôle de corant : L Récepter de tenson : ne pet pas être dscontne Récepters de corant : c ne pet pas être dscontne mas pet l être. Par contre ne pet pls être dscontn. En ajotant en dérvaton n condensater à n dpôle de corant, on obtent n dpôle de tenson : L L L Récepter de corant : ne pet pas être dscontn. Récepter tenson : L ne pet pas être dscontn, mas pet l être. Par contre ne pls être dscontne. 3. Q appelle-t-on par sorce en EP? Dans n même montage, certans dpôles pevent fonctonner sccessvement en générater et en récepter. ette réversblté pet être assrée par ne nverson d sgne de la tenson (réversblté en tenson) o d sgne d corant (réversblté en corant) o les dex (réversblté en corant et en tenson) On emploe le terme sorce por n dpôle q possède a mons ne réversblté. Ans : Une battere d accmlater est ne sorce de tenson réversble en corant (fonctonnement dans dex qadrants) Une machne à corant contn est ne sorce de corant réversble en corant et en tenson (fonctonnement dans les qatre qadrants) 4. Lors d transfert d énerge entre 2 sorces, qelles sont les précatons à prendre? Un convertsser statqe est donc constté de cellles de commtaton, c est-à-dre d nterrpters, q pérodqement vont permettre ps cesser la lason entre dex dpôles.

3 Por évter les dscontntés nterdtes por les dpôles lors des dfférentes commtatons, les états des nterrpters dovent donc respecter les règles svantes : 5. Qels sont les caractérstqes des nterrpters de l EP? En EP, les nterrpters pevent être consdérés comme déax : corant et tenson ne pevent pas coexster en même temps. Un nterrpter overt est éqvalent à n crct overt : =0 Un nterrpter fermé est éqvalent à n cortcrct (n fl) : Dans cet état, le pont de fonctonnement se ste qelqe part sr l axe des (=0) : =0 Dans cet état, le pont de fonctonnement se ste qelqe part sr l axe des (=0) : L nterrpter est dt bloqé L nterrpter est dt passant 6. Qels sont les dfférents types d nterrpters tlsés en EP? Les dodes : La dode a slcm est le pls ancen composant de l électronqe de pssance moderne. Elle date d mle des années 50. La caractérstqe de ce composant est ndrectonnelle en corant et en tenson (pas de réversblté). est n composant non commandable, ce sont les sorces q mposent les overtres et les fermetres.

4 Les thyrstors : Le thyrstor fat son apparton dr le marché a débt des années La caractérstqe de ce composant est ndrectonnel en corant et bdrectonnel en tenson (réversblté en tenson). Le thyrstor est commandable à la fermetre en envoyant ne mplson de corant postve sr la gâchette à condton qe : ommandable à la fermetre par mplson de corant dans la gâchette la tenson applqée a thyrstor sot postve l mplson de commande sot sffsante en drée et en ampltde le corant traversant le thyrstor sot spérere à ne valer appelé «corant d accrochage» (donnée constrcter). Les transstors : Ms a pont en 1948, le transstor bpolare a révoltonné l électronqe et nté l nformatqe. Il ne s est mposé qe beacop pls tard en EP d fat des fortes pssances dans lesqelles l est alors tlsé. La caractérstqe de ce composant est ndrectonnel en corant et bdrectonnel en tenson (réversblté en tenson). Le transstor est commandable à la fermetre et à l overtre par le corant de base. Il est fermé tant qe l on mantent n corant de base sffsamment grand lorsqe la tenson est postve. ommandable à la fermetre en applqant et mantenant n corant dans la base (B) ommandable à l overtre en annlant le corant dans la base (B) En électronqe de pssance on le représente comme n thyrstor comportant dex gâchettes : ne por commander la fermetre, l atre por commander l overtre. 7. omment obtenr n nterrpter réversble en corant? Por obtenr n nterrpter réversble en corant, l sfft de placé en parallèle nverse dex nterrpters. Exemple : L échange de pssance entre dex sorces alternatves effecté par n gradater dot permettre, le passage d corant dans les 2 sens. L nterrpter composant tlsé est composé de 2 thyrstors placés en parallèle nverse («en tête bêche») :

5 Th 1 (t) Th 2 Remarqes : - l exste d atres nterrpters. Par exemple, le trac réalse la même foncton qe l assocaton des 2 thyrstors c-desss. Son symbole est : - haqe composant a ne lmte d tlsaton en fréqence. Il fat por la connaître se référer ax données constrcter. 8. Réponse à la problématqe : Détermner la strctre d n convertsser statqe, c est chosr les nterrpters q permettront le transfert d énerge entre 2 sorces svant n caher des charges. Le respect des règles énoncées a paragraphe 4 condt à devor tlser ax mons dex nterrpters : le premer connecte les sorces entre elles, le second assre le respect des règles por la sorce de corant. La strctre de converson la pls smple met donc en œvre oblgatorement 2 nterrpters dont les fonctonnements sont lés : lers états (passants o bloqés) sont nécessarement complémentares. ette strctre de base est nommée «cellle de commtaton» : elle est la brqe élémentare de tot convertsser statqe.