2/11 Hacheur. 5. Quelles sont les fréquences minimale et maximale que l on peut obtenir avec le montage étudié? { f min = 186 Hz.

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1 TP Conversion de puissance 3 Hacheur I Étude du circuit de commande 1 1 Générateur de rampe 1 2 Étude de la commande 3 3 Étude du comparateur 3 II Étude du hacheur série 4 1 Influence du rapport cyclique 5 2 Influence de la fréquence de hachage 7 3 Influence de la charge 9 4 Puissance et rendement 1 I Étude du circuit de commande 1 Générateur de rampe Montage 1 : Générateur de rampe C R 3 R A R h + AO1 15 V R 1 + R 3 AO2 Y 1 Y 2 a R 4 b R = 8,2 kω R h = 1 MΩ C = 4,7 nf R 1 = R 4 = 3,3 kω R 2 = R 3 = 1 kω 1. Pour une position moyenne du bouton rotatif A de réglage de fréquence, observer et relever les oscillogrammes de v u (t) et v u (t). générateur de rampe

2 2/11 Hacheur 2. Quelle est la fonction réalisée par le premier amplificateur opérationnel? Le premier montage est un intégrateur idéal. 3. Quelle est la fonction réalisée par le second amplificateur opérationnel? Le second montage est un comparateur à hystérésis. 4. Comment s appelle le montage obtenu en bouclant les deux montages précédents? L ensemble est un oscillateur à relaxation. 5. Quelles sont les fréquences minimale et maximale que l on peut obtenir avec le montage étudié? On mesure { f min = 186 Hz f max = 18,6 khz 6. Quelles sont les valeurs minimale et maximale de la tension v u (t)? On mesure { v min =,3 V v max = 9,7 V

3 Hacheur 3/11 2 Étude de la commande Montage 2 : Commande R = 4,7 kω P = 1 kω k R 15 V P B 1. Observer le tension v u (t) à la sortie du bloc de commande. Comment peut-on appeler ce montage de commande? Le montage de commande est un pont diviseur de tension. 2. Quelles valeurs minimale et maximale de la tension v u peut-on obtenir en faisant varier la position du bouton rotatif? On mesure { v min = 45,5 mv v max = 1,1 V 3 Étude du comparateur Montage 3 : Circuit de commande C R 3 R A R h + AO1 15 V R 1 + R 3 AO2 Y 1 a c d k + AO3 R 15 V e Y 2 R 4 b R = 8,2 kω R h = 1 MΩ C = 4,7 nf R 1 = R 4 = 3,3 kω R 2 = R 3 = 1 kω R = 4,7 kω P = 1 kω P B

4 4/11 Hacheur 1. Relier la sortie (a) du générateur de rampe à l entrée (c) du comparateur et la sortie (k) du circuit de commande à l entrée (d) du comparateur. Observer et relever les oscillogrammes des tensions v u (t) à la sortie du générateur de rampe et v u (t) à la sortie du comparateur. comparateur 2. Quel est le type de comparateur utilisé? C est un comparateur simple entre la tension de sortie du générateur de rampe et la tension de commande. 3. Agir sur le potentiomètre A : quelle caractéristique de la tension de sortie du comparateur est controlée par ce potentiomètre? Le potentiomètre A permet de régler la fréquence du signal de sortie. 4. Agir sur le potentiomètre B : quelle caractéristique de la tension de sortie du comparateur est controlée par ce potentiomètre? Le potentiomètre B permet de modifier le rapport cyclique de la tension de sortie. II Étude du hacheur série

5 Hacheur 5/11 1 Influence du rapport cyclique Montage 4 : hacheur série E = 25 V : cette tension est fournie par un générateur (3 V,5 A) réglé en générateur de tension. H : sonde de courant à effet Hall. L, r : bobine à noyau réglable R rhéostat de 11 Ω D A V u (t) L, r i (t) Y 1 i(t) C B A Y 2 H R E T S 1. Réaliser le montage 4. Placer la bobine assez loin de la sonde à effet Hall pour que le champ magnétique créé par celle-là ne perturbe pas le fonctionnement de celle-ci. 2. Régler R et L à la moitié environ de leur valeur maximale et pour une fréquence de hachage de 3 Hz. Visualiser à l oscilloscope la tension u (t) et u h (t) = Ki (t). 3. Relever les oscillogrammes de i (t) et u (t) pour α =, 25 et α =, 75. α =, 25 α =, Mesurer les valeurs moyennes < u (t) > et< i (t) > pour différentes valeurs de α et tracer les courbes correspondantes : < u > (α) et < i > (α).

6 6/11 Hacheur < u > /V ,1,2,3,4,5,6,7,8,9 1 α,5,45,4,35,3 < i > /A,25,2,15, ,1,2,3,4,5,6,7,8,9 1 α

7 Hacheur 7/11 5. Mesurer l ondulation du courant Δi (valeur crête-à-crête) pour différentes valeurs de α et tracer la courbe Δi (α). Si le signal présente un niveau de bruit important, on pourra utiliser l affichage avec moyenne et on fera les mesures d amplitude en utilisant les curseurs Δi/mA ,1,2,3,4,5,6,7,8,9 1 α 6. Pour quelle valeur de α l ondulation du courant Δi est-elle maximale? Δi et maximal pour α = Influence de la fréquence de hachage 1. Régler R et L à la moitié de leur valeur maximale et le rapport cyclique α =, Relever les oscillogrammes de l ondulation de i (t) (oscilloscope en mode AC) pour f = 2 Hz et f = 1 khz.

8 8/11 Hacheur f = 2 Hz f = 1 khz 3. L augmentation de fréquence a-t-elle entraîné un lissage de l intensité du courant? 4. Tracer l ondulation en fonction de la période Δi (T ).

9 Hacheur 9/ Δi/mA ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 T /ms 5. Commenter la courbe obtenue. 3 Influence de la charge 1. Faire varier la valeur de la résistance de charge. Indiquer dans le tableau suivant si une augmentation de R entraine une augmentation ( ), une diminution ( ) ou est sans effet ( ) sur < u >, < i > et Δi. 2. Faire de même avec la valeur de l inductance L. effet sur < u > effet sur < i > effet sur Δi R - L

10 1/11 Hacheur 4 Puissance et rendement Montage 5 : hacheur série E = 25 V : cette tension est fournie par un générateur (3 V,5 A) réglé en générateur de tension. L, r : bobine à noyau réglable R = 2 Ω rhéostat de 11 Ω D A Y 1 L, r i (t) wattmètre u (t) R C B i(t) T E wattmètre S 1. Régler la valeur de la résistance du rhéostat à 2 Ω puis réaliser le montage 5. Régler la fréquence de hachage à 3 Hz environ. 2. Faire varier le rapport cyclique α du circuit de commande et mesurer la puissance P u fournie par le générateur ainsi que la puissance P u reçue par la charge. Calculer le rendement η du hacheur pour chacune des valeurs de α. Tracer les courbes représentant P u (α 2 ) et P u (α 2 ) sur le premier graphique ci-dessous. Tracer la courbe représentant η(α) sur le second graphique P u P u P u /W ,1,2,3,4,5,6,7,8,9 1 α 2

11 Hacheur 11/11 1,9,8,7,6 η ymin,5,4,3,2,1,1,1,2,3,4,5,6,7,8,9 1 α

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