Sciences Industrielles pour l Ingénieur

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1 Scences ndsrelles por l ngéner enre d nérê 5 : DSRBUER l'énerge ompéences : ODESER, ONEOR ONERSSEURS SAQUES DE PUSSANE onverson D / D : hachers Assocer les granders physqes ax échanges d'énerge e à la ransmsson de pssance odélser l'assocaon S / machne Adaper la ypologe d'n S à la nare des sorces hosr n S en foncon des ransfers énergéqes sohaés OURS 2 P D nformaons desnées à d ares sysèmes e ax nerfaces H/ haîne d nformaon AQUÉRR RAER OUNQUER Granders physqes à acqérr nformaons sses d ares sysèmes e Ordres d nerfaces H/ haîne d énerge Energe d enrée AENER DSRBUER ONERR RANSERE AGR P E onversser(s) saqe(s) d énerge Energe Energe en enrée en sore haîne drece P haîne nverse S Sysèmes don le moer à coran conn es commandé à vesse varable par l'nermédare d'n hacher 1/ Hypohèses d'éde SRUURES GENERAES es hachers opèren ne converson conn/conn. er prncpal domane d'applcaon es l'almenaon des machnes à coran conn (), en ve d'obenr ne vesse varable. On se lmera ax hachers ransféran dans les dex sens o non de l énerge enre ne sorce de enson consane (baere d accmlaers o résea alernaf + redresser à dodes) e ne charge de ype sorce de coran (nd de avec ne bobne de lssage charge R,, E). ors des phases de mse en movemen o de manen à vesse consane, la sorce d enrée forn de la pssance élecrqe à la q la conver à son or en pssance mécanqe (fonconnemen moer). ors des phases de frenage, on pe récpérer ne pare de l énerge cnéqe en fasan ranser la pssance de la vers la sorce (fonconnemen générarce). e conversser do alors êre réversble en coran e / o enson. On renconre ces converssers dans la chaîne d'énerge des prods ndsrels svans : E Sorce d'enrée harge () Hacher sére (non réversble) Hacher réversble en coran Hacher réversble en enson Hacher réversble en coran e enson Dans n premer emps, la charge d hacher (nd de + bobne de lssage) es assmlée à ne sorce de coran conn, ce q reven à néglger l'ondlaon d coran d'nd. PGE S ycée P.-P. Rqe S-Orens de Gamevlle - 1 -

2 Scences ndsrelles por l ngéner 2/ Phases de fonconnemen e coran d nd passe sccessvemen dans plsers malles (de 2 à 4 selon les ypes de hachers) dran ne pérode. l raverse des nerrpers commandés (OSFE, GB, ) o des dodes à commaon narelle. On pe dsnger qare famlles de malles : phase morce acve ; phase morce en roe lbre ; phase générarce acve ; phase générarce en roe lbre. Une phase acve correspond à n échange d énerge enre la sorce e la alors qe dans la phase de roe lbre, l n y a acn ransfer d énerge enre la sorce e la (car ). E HAHEUR SERE 1/ Srcre e hacher sére, d ass "hacher dévoler", perme d'assocer ne sorce de enson don la enson es ojors posve ( > ) avec ne sorce de coran don n le coran, n la enson, ne peven devenr négafs ( > e > ). On rappelle q'en praqe, la sorce de coran es ne machne à coran conn en sére avec ne bobne de lssage. E ompe en des règles d'assocaons des sorces, le hacher sére es consé de dex nerrpers K 1 e K 2 fonconnan de manère pérodqe (so la pérode) e complémenare : K K 2 1 E K 1 K1 K2 K 2 2/ Formes d'ondes e conranes sr les nerrpers On noe ( 1) la drée de fermere de l'nerrper K 1 ( 1) ; es le rappor cyclqe. racer les chronogrammes de la enson de sore, des corans dans K 1 e K 2 e des ensons à lers bornes. es nerrpers son spposés parfas. En dédre les graphes de fonconnemen saqe des nerrpers, ps les composans de pssance povan les réalser. K1 K2 + K1 + e hacher n es n réversble en enson (<> > ), n réversble en coran ( > ). + Hachrer le(s) qadran(s) dans le(s)qel(s) pe fonconner la avec cee srcre. Dessner la srcre. K2 + + PGE S ycée P.-P. Rqe S-Orens de Gamevlle K 1 1 K 1 K 1 1 K 1 ommande envsagée

3 Scences ndsrelles por l ngéner E HAHEUR REERSBE EN OURAN 1/ Srcre a réversblé de la machne à coran conn a éé raée. On es cond à envsager dfférens ypes de réversblé de l'ensemble conversser - machne selon qe celle-c fonconnera dans dex qadrans d plan (- ) o dans l'ensemble des qare qadrans. E Avec ne srcre à dex nerrpers, on pe commander le ransfer de l'énerge dans les dex sens enre ne sorce de enson e ne sorce de coran à condon qe les dex sorces présenen la o les mêmes réversblés. On se lme c à la réversblé en coran : > o <. E K 1 K1 a srcre à dex nerrpers rese denqe. K 1 perme de reler l'enrée e la sore, K 2 cor-crce la sorce de coran qand K 1 es over. On a ojors : K K 2 1 K2 K 2 2/ onranes sr les nerrpers es chronogrammes donnan les formes d'ondes de la enson de sore, des corans dans K 1 e K 2 e des ensons à lers bornes son les mêmes qe cex obens avec le hacher sére saf qe le coran pe êre cee fos > o <. K1 K2 En dédre les graphes de fonconnemen saqe des nerrpers, ps les composans de pssance povan les réalser. e hacher n es pas réversble en enson (<> > ), mas l es réversble en coran. Hachrer le(s) qadran(s) dans le(s)qel(s) pe fonconner la avec cee srcre. Rq : a sorce de enson do êre réversble en coran (a mons de façon ransore). Dessner la srcre : Une elle srcre, comme on va le vor, es ben adapée por la récpéraon d énerge en vesse varable dans le cas d ne (ex : varaer de vesse por véhcle élecrqe). 3/ os de commande Dex GBs 1 e 2 avec les dodes en an-parallèle e consen les nerrpers bdreconnels en coran K 1 e K 2. On pe envsager sr cee srcre dfférens modes de fonconnemen : ode n 1 ode n 2 On commande 1, 2 resan ojors bloqé. Un fonconnemen pérodqe ne pe s éablr qe s >. On commande 2, 1 resan ojors bloqé. Un fonconnemen pérodqe ne pe s éablr qe s <. E 1 E PGE S ycée P.-P. Rqe S-Orens de Gamevlle - 3 -

4 Scences ndsrelles por l ngéner racer avec des colers dfférenes les dex malles où pe crcler le coran. Précser la nare de chaqe phase. : Phase.. : Phase.. e fonconnemen s apparene à cel d n hacher conn. eqel? Hachrer le(s) qadran(s) dans le(s)qel(s) pe fonconner la avec ce mode. racer avec des colers dfférenes les dex malles où pe crcler le coran. Précser la nare de chaqe phase. : Phase.. : Phase.. e fonconnemen s apparene à cel d n hacher conn. eqel? Hachrer le(s) qadran(s) dans le(s)qel(s) pe fonconner la avec ce mode. a commande des GBs (o des OS) pe êre réalsée de 2 manères : commande séparée (2 los de commande selon le sgne de ) ; commande complémenare (lo de commande nqe ; vor c-conre). ee dernère perme n passage à zéro de la valer moyenne d coran dans la (qand elle passe de moer à générarce) e ans ne bonne conné d cople, ce qe ne perme pas la commande séparée. v GE1 v GE2 v GE v GE > v GE GB : commandé à l amorçage : commandé a blocage E HAHEUR REERSBE EN ENSON 1/ Srcre a srcre à qare nerrpers offre pls de possblés qe celle à dex nerrpers car elle perme le ransfer de l'énerge dans les dex sens enre ne sorce de enson e ne sorce de coran de réversblés dfférenes. E On se lme c a cas d'ne sorce de enson réversble en coran e d'ne sorce de coran réversble en enson ( > o < e > ). K1 K3 a commande des nerrpers K 1 e K 2 d'ne par, K 3 e K 4 d'are par, do êre complémenare por qe la sorce de enson ne so jamas en E K 1 v K3 K 3 cor-crc e la sorce de coran jamas en crc over : K K 2 1 e K K 4 3. K2 K 2 v K4 K4 K 4 2/ Formes d'ondes e conranes sr les nerrpers On noe ( 1) la drée de fermere des nerrpers K 1 e K 4 ; es le rappor cyclqe. racer les chronogrammes de la enson de sore, des corans dans K 1, K 2, K 3 e K 4 e des ensons à lers bornes. En dédre les graphes de fonconnemen saqe des nerrpers, ps les composans de pssance povan les réalser. -, v K4 + PGE S ycée P.-P. Rqe S-Orens de Gamevlle

5 K1, K4 K2, K3 Scences ndsrelles por l ngéner K1, K4,4,3, v K3 + + K2, K3 + e hacher n es pas réversble en coran ( > ), mas l es réversble en enson. Hachrer le(s) qadran(s) dans le(s)qel(s) pe fonconner la avec cee srcre. Dessner la srcre complèe. - K 1 1 K 1 K 1 1 K 1 K 4 1 K 4 K 4 1 K 4 ommande envsagée. E HAHEUR REERSBE EN ENSON E EN OURAN (HAHEUR 4 QUADRANS) 1/ Srcre E Parm les nombreses possblés offeres par la srcre à qare nerrpers o srcre en pon, l'ne des pls lsées correspond a hacher relan : ne sorce de enson réversble en coran : > e E > o E < ; e ne sorce de coran réversble en coran e en enson : <> > o <> < e > o <. On se lme c à ce cas. a commande des nerrpers K 1 e K 2 d'ne par, K 3 e K 4 d'are par, es ojors complémenare : K K 2 1 e E K 1 K1 v K3 K3 K 3 K K 4 3. K2 K4 2/ onranes sr les nerrpers es chronogrammes donnan les formes d'ondes de la enson de sore, des corans dans K 1, K 2, K 3 e K 4 e des ensons à lers bornes son les mêmes qe cex obens avec le hacher réversble en enson, saf qe le coran pe êre cee fos > o <. K1, K4 K 2 v K4 K2, K3 K 4 En dédre les graphes de fonconnemen saqe des nerrpers, ps les composans de pssance povan les réalser.,4,3 e hacher es réversble en enson e en coran. Hachrer le(s) qadran(s) dans le(s)qel(s) pe fonconner la avec cee srcre. Rq : a sorce de enson do êre réversble en coran (a mons de façon ransore). PGE S ycée P.-P. Rqe S-Orens de Gamevlle - 5 -

6 Scences ndsrelles por l ngéner Dessner la srcre complèe : 3/ os de commande ommande séparée : On pe rerover comme précédemmen les fonconnemens d hacher sére e d hacher parallèle en ne fasan ravaller qe dex nerrpers : l'n fermé en permanence, joe le rôle d'agllage, l'are, fermé e over à la fréqence de fonconnemen, assre le hachage. On pe ass commander les nerrpers por avor 2 hachers réversbles en enson. ommande complémenare : Por éver les emps mors lés ax changemens de los e obenr ans des nversons rapdes de la enson e d coran, on adope ne lo de commande nqe fasan nervenr la commande complémenare des ranssors : Sr ne pérode de fonconnemen, lorsqe 1 e 4 son commandés à l amorçage, 2 e 3 son commandés a blocage e nversemen. a commande complémenare perme en ore d assrer la conné de la condcon ax fables valers de cople, donc de coran. (On rappelle qe l'gb commandé à l amorçage, ne deven passan qe s le coran d nd prend la polaré correce). v GE1,4 1 4 v GE2,3 2 3 v GE GB v GE > : commandé à l amorçage v GE : commandé a blocage 4/ Srcre classqe d'n varaer de vesse almené par le résea orsqe ce hacher es almené par le résea alernaf, la srcre lsée es la svane : Redresser Hacher réversble en coran e en enson odle de frenage 1 D 3 3 R F 5 Hz 2 D max ransformaer évenel (non représené) Reor vesse G esre coran onsgne vesse n Réglaer de vesse mer de coran Réglaer de coran odlaer ommande des ranssors Rappor cyclqe almenaon comporan le redresser à dodes es ne sorce de enson non réversble en coran. Sele la présence d condensaer de flrage assre ne réversblé en coran ransore. ors d ne phase de frenage, l énerge es sockée dans le condensaer e la enson à ses bornes agmene. S l énerge de frenage deven rop mporane, la valer aene par pe devenr dangerese por les consans d varaer (dodes, ranssors, condensaer ). En fa, lorsqe la enson ax bornes de dépasse ne valer préréglée max, le ranssor 5 se sare e la réssance R F dsspe l énerge spplémenare. PGE S ycée P.-P. Rqe S-Orens de Gamevlle - 6 -

7 Scences ndsrelles por l ngéner Noa : e flrage par smple condensaer en parallèle sr les bornes de sore d redresser ne devra pas, en prncpe, êre lsé : le redresser rele alors drecemen dex sorces dynamqes de enson : résea e condensaer. Ben qe ce procédé provoqe n "confl de sorces", l es soven lsé par les fabrcans, por des rasons de coû (n condensaer es neemen mons onérex q ne bobne de lssage), d encombremen e de masse. 1/ mperfecons de la charge AU DE 'ONDUAON DU OURAN DANS A HARGE a charge d hacher es ne machne à coran conn en sére avec ne bobne de lssage. 'assmler à ne sorce de coran de valer consane reven à néglger l'ondlaon qe la valer fne de l'ndcance de la bobne, e la forme en créneax de la enson à ses bornes, fon apparaîre sr le coran. En réalé, le modèle es ne sorce de enson E (fcém de la ) en sére avec ne réssance R (réssance oale de l'nd e de la bobne de lssage) e ne ndcance pre (ndcance oale de l'nd e de la bobne de lssage) odèle : R /R >> E <> harge d hacher odèle odèle S l'on sppose qe /R >>, alors on remplace R. varan pe par R.<>, ce q cond à assmler la enson E + R. à sa valer moyenne : <> E + R.<> odèle. 2/ Applcaon a hacher réversble en enson e coran ompléer les schémas éqvalens permean de calcler le coran () por chaqe phase de fonconnemen. 1 + <> <> - [ ; ] [ ; ] K 1 1 K 1 K 1 1 K 1 K 4 1 K 4 K 4 1 K 4 Donner l'expresson de <> en foncon de e : En dédre les expressons de () sr [ ; ] e [ ; ] en foncon de,, e :. :. : ondlaon 1 - d coran s exprme par : PGE S ycée P.-P. Rqe S-Orens de Gamevlle - 7 -

8 Hacher réversble en coran e en enson Hacher réversble en enson Hacher réversble en coran Hacher sére Scences ndsrelles por l ngéner ABEAU REAPUAF A ARSER Srcre Formes d'ondes Relaons fondamenales Qadrans de fonconnemen E D 1 (< >) (< >) [ ; ] : passan - D bloqée [ ; ] : bloqé - D passane Por le hacher sére : 1 sens de roaon sans frenage (par récpéraon d'énerge) E 1 2 Por le hacher réversble en coran : o Dans les dex cas : (< >) (< >) ommande complémenare des GBs 1 1 sens de roaon avec frenage E 1 4 D 3 1 (< >) (< >) [ ; ] : 1, 4 passans, D 3 bloqées [ ; ] : 1, 4 bloqés, D 3 passanes - Por le hacher réversble en enson : 2 sens de roaon avec frenage à "vesse consane" dans n sens (descene d'n rel) E 1 D 3 2 ommande complémenare des GBs D Por le hacher réversble en coran e en enson : o Dans les dex cas : (2 1) 2 1 (< >) (< >) 2 sens de roaon avec frenage Rq : Dans oes les srcres proposées, les GBs peven êre remplacés par des ranssors OS de pssance. PGE S ycée P.-P. Rqe S-Orens de Gamevlle - 8 -

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