T.P. L'ONDULEUR MONOPHASÉ

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1 .P. L'ONDULUR MONOPHASÉ DÉFINIION : Un onduleur est un convertisseur statique continu alternatif. L onduleur est dit autonome quand il impose sa propre fréquence à la charge (ce qui est différent de l onduleur assisté où la fréquence est imposée par la fréquence du réseau). Les onduleurs autonomes sont utilisés : pour alimenter les moteurs synchrones ou asynchrones afin de faire varier la vitesse ; comme alimentations de secours (protection des ordinateurs, bloc de secours); comme alimentation de dispositifs de chauffage par induction (les fréquences des courants fournis par ces onduleurs sont comprises entre quelques dizaines de hertz à quelques centaines de hertz). Symbole : ~ PRINCIP D FONCIONNMN : L'onduleur à commande symétrique Principe de fonctionnement : k 1 Pour 0 t 2 l'interrupteur k 1 est fermé l'interrupteur k 2 est ouvert. i Pour La tension =... 2 t l'interrupteur k 1 est ouvert l'interrupteur k 2 est fermé. La tension =... k 2 Représentation de la tension : [V] /2 /2 2 t [s] Y.MORL Onduleur Monophasé Page 1/8

2 L'onduleur à commande décalée Principe de fonctionnement : k 1 k 2 i Représentation de la tension : Pour 0 t t 1 l'interrupteur k 1 est fermé l'interrupteur k 2 est ouvert. La tension =... Pour t 1 t et t 2 2 t les interrupteurs k 1 et k 2 sont ouverts. La tension =... Pour 2 t t 2 l'interrupteur k 1 est ouvert l'interrupteur k 2 est fermé. La tension =... [V] t 1 /2 t 2 /2 2 t [s] Grandeurs caractéristiques de la tension : La tension moyenne t = 1 u t dt=... La tension efficace U = 1 2 t dt pour la commande symétrique : U =... pour la commande décalée : U =... Y.MORL Onduleur Monophasé Page 2/8

3 ÉUD D L'ONDULUR MONOPHASÉ AUONOM : Schéma de principe : 1 2 C + i D 1 C + D 2 2 Le générateur 2 est une alimentation continue stabilisée. Cette alimentation n est pas réversible (c est-à-dire qu il ne peut y avoir de courant entrant) d où d adjonction de condensateurs qui, eux peuvent emmagasiner temporairement une quantité d électricité. Les transistors 1 et 2 sont deux transistors complémentaires NPN et PNP qui fonctionnent en régime de saturation (bloqué-saturé) qui peuvent être commandés soit par un générateur de fonctions soit à partir d un montage à amplificateurs. Les transistors sont des interrupteurs unidirectionnels et pour qu'ils puissent laisser le courant circuler en sens inverse, on branche en «anti-parallèle» les diodes D 1 et D 2. L'ensemble 1 + D 1 forme l'interrupteur. L'ensemble 2 + D 2 forme l'interrupteur. rès souvent, la charge alimentée par l onduleur est de nature inductive ce qui implique que l allure du courant i est différente de celle de la tension u. i t 1 t 2 /2 /2 2 t [s] - Pour 0 t t 1, u = et i < 0, c est le condensateur C qui fournit de l énergie et le courant circule dans le sens inverse que celui représenté sur le schéma. Comme les interrupteurs électroniques sont en général unidirectionnel, pour permettre au courant de circuler, on place une diode () en parallèle (montage dit antiparallèle); c est une phase de récupération. Les diodes et sont des diodes de récupération. Y.MORL Onduleur Monophasé Page 3/8

4 L'ONDULUR N PON À QUAR INRRUPURS LCRONIQUS : i G D 1 1 D 4 4 i i i D 2 2 Le montage pratique nécessite quatre interrupteurs. Il présente l avantage de pouvoir être alimenté par une source de tension continue fixe ou variable sans point milieu. Les diodes D 1, D 2, et D 4 sont des diodes de récupération. Contrairement au montage à deux interrupteurs, un tels montage permet d utiliser soit une commande symétrique soit une commande décalée. On appelle interrupteur commandé H l'ensemble diode + transistor. COMMAND SYMÉRIQU : Les interrupteurs H sont commandés périodiquement et deux par deux ( en même temps que ; en même temps que ). Compléter sur les schémas les différents états des interrupteurs et tracer en rouge le sens du courant sur le montage. L'oscillogramme est donné page 7/8 Pour 0 t 2, les interrupteurs et sont fermés, et sont ouverts : =.. i Pour 0 t t 1 : Pour t 1 t 2 : Pour 2 t, les interrupteurs et sont fermés, et sont ouverts : =.. i Pour 2 t t 2 : Pour t 2 t : Y.MORL Onduleur Monophasé Page 4/8

5 COMMAND DÉCALÉ : Principe : Pour obtenir la tension de la page 8 : est fermé lorsque est ouvert et inversement ; il en est de même pour et. Les actions de commande portant sur sont décalées par rapport à celles qui concernent. De même la commande de est décalée par rapport à celle de. Compléter sur les schémas les différents états des interrupteurs et tracer en rouge le sens du courant sur le montage. L'oscillogramme est donné page 8 /8 Pour 0 t t 1, les interrupteurs et sont fermés, et sont ouverts : =.. i Pour t 1 t t 2, les interrupteurs et sont fermés, et sont ouverts : =.. i Pour t 2 t 2, les interrupteurs et sont fermés, et sont ouverts : =.. i Y.MORL Onduleur Monophasé Page 5/8

6 Pour 2 t t 3, les interrupteurs et sont fermés, et sont ouverts : =.. i Pour t 3 t t 4, les interrupteurs et sont fermés, et sont ouverts : =.. i... Pour t 4 t, les interrupteurs et sont fermés, et sont ouverts : =.. i Grandeurs à déterminer : Établir l'expression littérale de < > : Établir l'expression littérale de U ( t 1 ) : Y.MORL Onduleur Monophasé Page 6/8

7 OSCILLOGRAMM COMMAND SYMÉRIQU : i t 1 t 2 /2 t(s) u H1 ; u H3 i H1 ; i H3 t(s) i ; i D3 t(s) i G t(s) Éléments commandés Éléments passants Phase (A ou R) A : Alimentation ; R : récupération Y.MORL Onduleur Monophasé Page 7/8

8 OSCILLOGRAMM COMMAND DÉCALÉ : i t 1 t 2 /2 t 3 t 4 t t 1 t 2 /2 t 3 t 4 Éléments passants Éléments commandés Y.MORL Onduleur Monophasé Page 8/8