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Transcription

1 LS AURS Presser la oche F5 por fare apparaîre les sgnes q favorsen la navgaon dans le docmen. Sommare Généralés... acher sére.... de de la srcre de prncpe..... Allre des ensons e des corans..... alcl des granders caracérsqes.... Applcaons... 3 acher parallèle de de la srcre de prncpe Allre des ensons e des corans alcl des granders caracérsqes Applcaons acher à accmlaon de de la srcre de prncpe Allre des ensons e des corans alcl des granders caracérsqes Applcaons Généralés de sommare d monage Flyback de sommare d monage Forward achers réversbles Généralés acher en pon Ares ypes de hachers réversbles acher en dem-pon achers réversbles dex qadrans...

2 A LS AURS Généralés On dsnge ros ypes de converssers conn-conn: le hacher sére, le hacher parallèle e le hacher à accmlaon. ex-c éan a pror ndreconnels, on pe les combner por obenr des sysèmes parellemen o oalemen réversbles, l'ensemble le pls comple éan consé par le hacher en pon. Les problèmes posés par l'lsaon des sysèmes réels éan sensblemen les mêmes qe por les monages redressers, nos nos lmerons à ne éde smplfée, en consdéran les élémens lsés comme parfas. Par conre, les applcaons éan soven spécfqes d'n ype de hacher, nos les raerons drecemen après l'éde héorqe correspondane. acher sére. de de la srcre de prncpe.. Allre des ensons e des corans v I v L'nerrper es commandé pérodqemen à la fermere e à l'overre. On pose la pérode de répéon des sgnax de commande e le rappor cyclqe ( es donc passan pendan ne drée égale à ). Les allres des dfférenes granders ( fgre ) s'obennen fgre en remarqan qe le déblocage de enraîne le blocage de par nverson de enson e qe le blocage de s'accompagne de la mse en condcon de por permere la crclaon d'n coran nnerromp dans la charge ( effe de roe lbre analoge à cel observé dans cerans monages redressers ). On en déd en parcler qe l'nerrper ne pe fonconner q'en ao-commaon psqe, n la enson à ses bornes, n le coran q le raverse, ne peven s'nverser. Par conre, fonconne en commaon narelle ( c, par nverson de enson )... alcl des granders caracérsqes... Valer moyenne de U = d d = = so U = 0 0

3 A coran dans l'nerrper... Valers moyennes e effcaces des corans valer moyenne: I = Id = I 0 so I = I valer effcace: I Id I = = so I = I 0 Le coran éan égal à, ces valers son égalemen les granders caracérsqes d coran forn par la sorce d'almenaon. coran dans la dode valer moyenne: I valer effcace: I = Id = I ( ) so I = ( ) I = Id I ) = ( so I = I = I v I v fgre. Applcaons + Remarqes: omme pe normalemen prendre oes les valers comprses enre 0 e, le cas le pls défavorable correspond à = por l'nerrper e à = 0 por la dode. ans les dex cas, le coran correspondan es en permanence égal à cel crclan dans la charge. e porron donc êre smplemen dmensonnés comme s'ls devaen déber n coran conn égal à I. La valer moyenne de ( donc de ) pe s'obenr égalemen en rasonnan comme s: Le rendemen héorqe éan égal à, la pssance forne par es égale à celle dsspée dans la charge, so d = Id 0. On en déd 0 d= I d, d'où I = I U = I, 0 0 so, fnalemen, I ( = I ) = I. La valer moyenne de la enson de sore éan ojors nférere à, ce hacher es ass qalfé d'abasser. Les pls mporanes se sen dans le domane de la varaon de vesse por machnes à

4 A 3 coran conn. n dehors de cela, on pe réalser des almenaons de enson varable en assocan n hacher sére, n crc de flrage e n dsposf de réglaon de la enson de sore agssan sr le rappor cyclqe. e procédé es cependan pe employé e de oe façon réservé ax pssances relavemen mporanes. Ax fables e moyennes pssances, on lse généralemen les almenaons à décopage, sr lesqelles nos revendrons dans le cadre de l'éde d hacher à accmlaon. 3 acher parallèle 3. de de la srcre de prncpe 3.. Allre des ensons e des corans I L L v fgre 3 v V Nos ferons c ne doble hypohèse smplfcarce. 'ne par, nos spposerons qe le coran dans L es srcemen consan ( hypohèse habelle ). 'are par, nos admerons qe la enson de sore es égalemen srcemen consane ( ce qe l'on pe par exemple obenr en plaçan n condensaer de fore valer enre les bornes de sore ). I v V I + Por obenr les corbes de la fgre 4, on envsage sccessvemen les dex éas possbles de l'nerrper. a) passan ans ce cas, v = 0 e v = V, ce q manen bloqée par nverson de enson. Par allers, on a L = e = I. b) bloqé cond par effe de roe lbre. Il s'ens qe = = I, v = V e L = V. v V L V fgre 4 L'éde de ces corbes monre en parcler qe le coran de sore es nerromp ( la charge ne porra donc pas êre à prédomnance ndcve ). 'are par, la valer moyenne de L devan oblgaoremen êre nlle, cec oblge V à êre spérer à. 'es porqo ce monage es ass appelé hacher élévaer. On pe remarqer q'l perme en parcler à ne sorce de f.é.m. donnée de déber dans n réceper de f.c.é.m. pls élevée.

5 A alcl des granders caracérsqes 3... Valer moyenne de la enson de sore elle-c éan srcemen consane, sa valer moyenne es ass égale à sa valer nsananée V. Il sff donc de déermner la relaon lan V à. Por l'obenr, on pe lser le fa qe la valer moyenne de L es nlle. ec enraîne qe d V d ( ) = On en déd 0 + ( V )( ) =, so + (-) V (-) = 0, d'où fnalemen V = On rerove c le fa qe V es sysémaqemen spérer à. 'are par, lorsqe end vers, V end héorqemen vers l'nfn. ans la praqe, cec n'es évdemmen pas possble car, comme cee enson se rerove ax bornes des élémens bloqés, l y ara claqage des sem-condcers a-delà d'ne cerane valer de. ans ce ype de monage, comme por le hacher à accmlaon qe nos éderons a paragraphe svan, le rappor cyclqe devra donc ojors êre lmé à ne valer elle qe l'on ne dépasse pas les ensons maxmales admssbles par chaqe sem-condcer Valers moyennes e effcaces des corans omme d'habde, nos exprmerons ces granders en foncon de la valer moyenne I d coran dans la charge. Les allres éan racées par rappor a coran crclan dans L, on calcle dans n premer emps oes les granders en foncon de I. Il sff ense de remplacer I par son expresson en foncon de I por obenr les expressons défnves. Les allres des corans éan analoges à celles obenes por le hacher sére, on oben mmédaemen: I = I I = I I = I = ( ) I I = I= I d'où on re I I = I = I I = I I I = I I = I= On déd en parcler des relaons précédenes qe, por n coran I donné, le coran à fornr par la sorce e cex crclan dans les sem-condcers son d'aan pls élevés qe es pls proche de l'né. ec fa apparaîre ne dexème lmaon sr le rappor

6 cyclqe. n effe, même s es capable de fornr le coran demandé, l fa veller à ne pas dépasser les valers crêes admssbles par e. 3. Applcaons A 5 n dehors d frenage en récpéraon, qe nos verrons dans l'éde des varaers de vesse, ce monage es qelqefos employé por générer ne enson pls élevée à parr d'ne almenaon exsane. ee lsaon es cependan réservée ax cas où la pssance à fornr rese pee devan la pssance nomnale de l'almenaon prncpale. I L L fgre 5 R On pe égalemen sgnaler le monage c-conre, q se compore vs à vs de comme ne réssance varable. n effe: lorsqe es passan, on a L = e = 0 lorsqe es bloqé, on a = RI e L = = RI. La condon U L = 0 enraîne + ( )( RI ) = 0, so = ( ) RI o se passe donc comme s déba dans ne réssance varable ( )R. Rappelons cependan qe, lorsqe es bloqé, l es soms à la enson RI, so, ce q enraîne, là encore, des lmaons sr la valer maxmale qe pe prendre ( donc sr la valer mnmale qe pe prendre la "réssance éqvalene" ( )R ). 4 acher à accmlaon Son nom proven d fa qe la pssance n'es pls ransmse drecemen de la sorce vers la charge, mas q'elle es "accmlée" dans n élémen nermédare. Il exse plsers ypes de monages, svan la nare ( capacve o ndcve ) de l'élémen de sockage. Nos nos lmerons c à l'éde d'n hacher à accmlaon ndcve. 4. de de la srcre de prncpe 4.. Allre des ensons e des corans v I L L L fgre 6 v V On fa c les mêmes hypohèses qe por le monage parallèle. Le sgne d coran éan mposé par la dode, e la charge éan a pror passve, la enson es effecvemen posve avec le sens chos sr la fgre 6. Par rappor à la "lgne de masse" commne, ce monage délvre donc ne enson de sgne opposé à cel de la enson d'almenaon, c'es porqo on le qalfe égalemen de hacher nverser.

7 A alcl des granders caracérsqes I L 4... Valer de la enson de sore v +V = I L v + lle s'oben de même en écrvan qe U L = 0, so d V d ( ) = d'où on re ( )V = 0, so, fnalemen, V = On consae, là ass, qe V pe endre vers l'nfn, ce q enraîne ne lmaon sr la valer maxmale qe pe prendre. (+V ) L 4... Valers moyennes e effcaces des corans V Le rasonnemen es analoge à cel fa fgre 7 por le hacher parallèle. n foncon de I L, l ven mmédaemen I = I = IL I = I = IL I = I = ( ) IL I = I= IL n remplaçan alors I L par son expresson en foncon de I, on oben I = I = I I = I = I I I = I I = I= e même, les dfférens corans agmenen avec. Les lmaons sgnalées dans le cas d hacher parallèle nervennen donc égalemen c. 4. Applcaons Le hacher à accmlaon pe évenellemen servr à générer ne enson négave à parr d'ne almenaon posve exsane. Son applcaon la pls mporane se se cependan dans le cadre des almenaons à décopage, don nos allons dre qelqes mos c. 4.. Généralés n dehors de ler mavas rendemen, les prncpax nconvénens des almenaons à base de réglaer sére son le pods e l'encombremen d ransformaer d'almenaon. es

8 A 7 caracérsqes dmnan avec la fréqence, l'dée a éé d'almener le prmare par ne enson de fréqence neemen spérere à 50z, élaborée grâce à n conversser à parr d résea redressé e flré. Por les fables pssances, le Résea Flre résea fgre 8 p conversser es n hacher à accmlaon, mas lsan n ransformaer à la place de l'ndcance de sockage. ec conse l'almenaon de ype Flyback, don le schéma de prncpe es représené c-conre. Le flre es desné à élmner les sgnax parases engendrés par le décopage. R es n dsposf élecronqe assran la commande d ranssor, la déecon e la réglaon de la enson de sore V ( l'solemen galvanqe devan êre respecé, la lason pe se fare par exemple à l'ade d'n opo-copler ). Par allers, v la fréqence élevée de raval, le crc magnéqe d ransformaer es réalsé en ferre. Ax moyennes pssances, le conversser es ojors n hacher mas q fonconne alors sr le mode d ransfer drec, par opposon a fonconnemen par accmlaon de l'almenaon Flyback. On oben ans les almenaons de ype Forward, don nos éderons rapdemen le prncpe a paragraphe nfn, ax pssances élevées, le conversser es de ype ondler aonome. el-c éan édé pls lon, nos n'enrerons pas dans les déals, en nos conenan de donner cdessos n schéma global de ce ype d'almenaon. On pe sgnaler qe s l'ondler es de ype en dem-pon, le ransformaer devra comporer n Ondler Redresser pon mle accessble. Le Résea harge monage correspondan es alors appelé almenaon fgre 9 "Psh-Pll". 4.. de sommare d monage Flyback R s V n v v V r n fgre 0 Le schéma de prncpe es donné sr la fgre 0. Por décrre le fonconnemen d dsposf, on envsage sccessvemen les dex éas possbles d ranssor. n r passan: ans ce cas v = e v n v n = = n. La enson v éan négave, la dode es bloqée e = 0. Le ransformaer fonconne donc c de façon

9 A 8 nhabelle psqe les ampère-ors a prmare ne son pas compensés. Il s'ens en parcler qe le flx dans le crc magnéqe dépend d coran débé. e derner ne porra donc pas dépasser ne cerane valer, correspondan à l'apparon de la saraon d maéra magnéqe ec explqe qe les almenaons de ype Flyback ne peven êre employées qe por des pssances fables, de l'ordre de 00 Was a maxmm. r bloqé: La conservaon d flx dans le crc magnéqe enraîne l'apparon d'n coran el qe la force magnéomorce n après le blocage de r so égale à celle, n, jse n avan. La dode éan de ce fa condcrce, on a v = V e v n v n = = n V. Le sysème fonconnan en "roe lbre" pendan cee phase e déban sr la f.c.é.m. V, on conço qe pe s'annler avan le redéblocage de r. On dsnge donc les dex modes de fonconnemen svans. v n n V v n n V r r fgre fgre r r émagnésaon ncomplèe: Le coran es encore posf lorsqe r redeven passan. ans ce cas, l'allre de v es celle représenée sr la fgre. Sa valer moyenne éan nlle, on a so ) n ( n V = 0 V = n n émagnésaon complèe: Le coran s'annle avan le redéblocage de r. L'allre de v sera donc celle représenée sr la fgre. Sa valer moyenne resan nlle, on a so ) n ( n V = 0 V = n n On pe monrer qe la drée de condcon de la dode es d'aan pls fable qe le coran débé es pls pe. Le manen de V à la valer fxée par la consgne mplqe donc ne dmnon d rappor cyclqe dans les mêmes proporons. Il fa cependan noer qe le fonconnemen à vde n'es pas possble car l correspondra à = 0, c'es à dre à n ranssor ojors bloqé! e ype d'almenaon do donc ojors déber n mnmm de coran. ee condon es réalsée de façon nerne dans les sysèmes ndsrels. Remarqes: Le rappor de ransformaon es généralemen el qe n n V. ec perme d'avor ne

10 A 9 bonne amplde de réglage de o en lman les srensons ( à case des conranes sr le ranssor f. ce q s ). Pendan q'l es bloqé, le ranssor es soms à la enson v. n démagnésaon ncomplèe, celle-c va en permanence n n V + e c'es sr cee valer q'l fa dmensonner le ranssor. n démagnésaon complèe, par conre, la enson enre le collecer e l'émeer reombe à avan le prochan amorçage. ec es ms à prof dans les monages lsan n ranssor bpolare por rédre son dmensonnemen. n effe, à condon en parcler qe sa base so polarsée négavemen, cel-c olère ne srenson noable par rappor à la valer V 0 q'l sppore jse avan amorçage. Il sff donc c qe V 0 so spérer o égal à e qe la srenson rese nférere à la valer maxmale admssble, ce q es réalsé grâce a chox jdcex d rappor de ransformaon de sommare d monage Forward v n v n n r v fgre 3 L v Son schéma de prncpe es représené cconre. L'enrolemen spplémenare, appelé enrolemen de démagnésaon, perme d'écoler le flx exsan dans le maéra magnéqe a momen d blocage de r. Là encore, les dex modes de démagnésaon son possbles, mas dans la praqe, sele la démagnésaon complèe es lsée. n n r n n n n v n n r v r 3 r fgre 4 écrvons alors rapdemen les dverses phases de fonconnemen. a) r cond: V le sens des enrolemens cond e 3 es bloqée. Par allers es bloqée par la condcon de n. On a donc v =, v = = n. 'are par, e cec conse ne des dfférences mporanes avec le monage Flyback, les corans a prmare e a secondare d ransformaer exsen smlanémen, ce q perme la compensaon des ampère-ors e n fonconnemen dans des condons de flx beacop pls sasfasanes. Sgnalons cependan qe cel-c rese ndreconnel e qe le sel moyen de fonconner a maxmm de la pssance possble por n crc magnéqe donné es d'almener le prmare par ne enson alernave. b) r es bloqé: éan égalemen bloqée, la conservaon d flx enraîne la mse en condcon de 3. On a

11 A 0 n donc v n e v n = = n. La démagnésaon éan par hypohèse complèe, le coran r r de "décharge" dans 3 s'annle avan le réamorçage de r. On oben donc ne rosème phase de fonconnemen où v = v = 0. Par allers, en spposan qe le coran dans L es nnerromp, la enson sera nlle pendan oe la drée d blocage de r. e pls, comme le flre L aéne foremen les harmonqes de, la enson v es praqemen consane e égale à n n 5 achers réversbles 5. Généralés. Globalemen, le monage se compore donc comme n hacher sére. Alors qe dans le cas de la converson alernaf-conn l sffsa d'assocer dex monages o hyrsors en anparallèle por obenr n fonconnemen dans les qare qadrans, c, d fa de l'almenaon par ne enson ndreconnelle, la réversblé oale ne pe pls êre obene par n smple gropemen de dex des monages vs précédemmen. Les hachers réversbles consen donc ne caégore à par de converssers conn-conn, ce q explqe qe nos consacrons n paragraphe spécal à ler éde. Sgnalons cependan qe, comme nos le monrerons pls lon, ne réversblé parelle pe êre obene en assocan n hacher sére e n hacher parallèle. 5. acher en pon ' ' ' ' fgre 5 La srcre de prncpe es représenée c-conre. Nos ne consdérerons c qe le cas le pls fréqemmen lsé de la commande de "complémenare, don les caracérsqes son les svanes: enre 0 e, e ' son commandés à l'éa passan, ' e son bloqés enre e, e ' son bloqés, ' e son commandés à l'éa passan. Noons mmédaemen qe, comme le sysème es réversble, le coran pe ass ben êre posf qe négaf. onraremen ax hachers vs précédemmen, la commande à l'éa passan d'n nerrper n'enraîne donc pas forcémen sa mse en condcon. ec ne se prodra qe s le coran sscepble de le raverser possède le bon sgne. ans le cas conrare, c'es la dode placée en anparallèle q condra. e phénomène, qe nos reroverons lors de l'éde des ondlers de enson, nos amènera alors à fare la dsncon enre des nervalles de "commande" e les nervalles de condcon propremen ds. Ic, nos nos conenerons de fare apparaîre ces derners.

12 A A re d'exemple, nos allons consdérer le cas d déb sr ne charge réversble don l'mpédance nerne es spposée sffsammen ndcve por q'on psse consdérer q'enre dex commaons sccessves, l'évolon de es lnéare. On oben alors les racés de la fgre 6, qe l'on pe jsfer comme s: a) Le coran éan ojors posf, e ' condsen an q'ls son commandés à l'éa passan, c'es à dre enre 0 e. Par conre, ' e ne peven jamas condre; ce son donc les dodes ' e q assren le passage d coran enre e. b) e même, n coran ojors négaf mplqe la condcon de e de ' enre 0 e e celle de ' e de enre e. c) e derner cas se prod lorsqe la valer moyenne d coran débé es fable, vore nlle. On a alors n amalgame des dex cas précédens, les commaons enre chaqe nerrper e sa dode de roe lbre se prodsan a momen d changemen de sgne de. Noons qe, s on rasonne en ermes d'nerrpers bdreconnels consés par les coples e, on vo qe chacn d'enre ex es fermé pendan l'nervalle de emps où on commande e over snon. ec enraîne en parcler qe l'allre de ne dépend pas d sgne de e n'es foncon qe d rappor cyclqe. ' - - ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' a) ojors posf b) ojors négaf c) alernaf fgre 6 e l'allre de, on déd l'expresson de sa valer moyenne: U = d + d [ ] ( ) ) = ( so U = ( ) 0 Svan la valer de e d sgne de I, le hacher fonconnera so en généraer, so en réceper. Les qare possblés U son résmées c-conre. Noons qe le fonconnemen dans les 0,5 0,5 qadrans e 4 sppose, d'ne par qe la charge psse fornr I de la pssance ( mas cec a éé spposé mplcemen dans les 0 0 hypohèses de dépar ), d'are par qe la sorce so elle-même réversble. S cee dernère es consée par ne baere fgre 7 d'accmlaers, cela ne pose pas de problème, par conre, s'l

13 A s'ag de la enson de sore d'n redresser non commandé, l fadra nerposer n élémen permean d'évacer l'énerge forne par la charge. Remarqe; omme por les redressers commandés, l'évolon dans les qadrans e 4 se fa en conrôlan l'nensé d coran débé à l'ade d'ne bocle de lmaon. 5.3 Ares ypes de hachers réversbles 5.3. acher en dem-pon fgre 8 Il pe fonconner dans les 4 qadrans, comme le hacher en pon don l ne dffère qe par le nombre pls réd d'nerrpers à commander. La enson d'almenaon doble pe êre réalsée, so à parr d'ne baere d'accmlaers scndée en dex pares, so à parr d'n redresser en pon almené par n ransformaer à pon mle sor ( o à nere sor, dans le cas d rphasé ) achers réversbles dex qadrans Monage réversble en coran fgre 9 Il es consé comme ndqé c-conre e ser essenellemen a frenage en récpéraon des machnes à coran conn. Nos y revendrons donc dans le chapre consacré ax varaers de vesse. Sgnalons smplemen qe le fonconnemen por I posf es oben à l'ade d hacher sére formé par e e cel por I négaf à l'ade d hacher parallèle consé par e. n prncpe, là encore, les nerrpers son commandés de façon complémenare Monage réversble en enson fgre 0 Ben q'l so soven représené dfféremmen, l es en fa consé à parr d'ne srcre en pon don on n'a conservé qe les élémens les à la condcon por le sens chos d coran. n coran nnerromp, l'allre de es donc la même qe celle obene por le monage en pon ( f. fgre 6 ). e même, sa valer moyenne es posve s es spérer à 0,5 e négave snon.