Réseau Continu. Mcc. Charge. v DRL. v H. c.o c.f. C.P.G.E-TSI Les hacheurs 2006/2007

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1 C.P.G.E-S es hacheurs 2006/2007 es hacheurs. nrodion : e Hacheur es un converisseur coninu-coninu, qui perme d'alimener une charge sous ension réglable à parir d'une ension coninue consane. Réseau Coninu Mcc l es réalisé avec un ransisor bipolaire ou un ransisor GB ou avec un ransisor à effe de champ à grille isolée à canal N. Son foncionnemen es périodique, de période 1/f. Au cours d'une période, l'inerrupeur es fermé (passan) pendan une durée α e ouver (bloqué) pendan (1 - α). Ω Charge fermé 0 α ouver fermé e nombre α, compris enre 0 e 1, es le rappor cyclique. On adopera le symbole ci-conre d'un inerrupeur à deux commuaions commandées. e couran ne peu circuler que dans un sens. Ce hacheur relie une source de ension à un récepeur de couran. Ce récepeur sera l indui d un moeur à couran coninu.. Hacheur série (ou abaisseur) : a) Monage : i H H V H Commande DR i DR ic V DR M c i H i H c.o c.f v H v H i DR i DR v DR v DR b) Chronogrammes : On peu dessiner le modèle élecrique ci-dessous, équivalen au circui d'indui, où E es sa force élecromorice, R es la résisance d'indui e son indance. M r BENGMAH Page 1 sur 8

2 C.P.G.E-S es hacheurs 2006/2007 i C i c R c M c E Dans une première approche, nous négligerons la résisance de l'indui. i cmax ic H fermé H ouver H fermé α. H ouver i cmin ih α. i cmax i cmin i cmax i DR c) Ondulaion du couran : 'inerrupeur H passan enre 0 e α : E u E + D où d d c i cmin On pose : i (0) i cmin i c ( E) + i (0) ( >E) e couran croî linéairemen dans l'indui. 'inerrupeur H ouver enre α e, la diode doi obligaoiremen êre passane, car on doi évacuer l'énergie magnéique emmagasinée dans l'indance de l'indui. Aussi, u c es voisin de 0 : E E ( α ) E + 0 D où ic + i ( α ) d d On pose : α c ( ) c max i ( ) ic max E ( α ) i + i : e couran décroî linéairemen. M r BENGMAH Page 2 sur 8

3 C.P.G.E-S es hacheurs 2006/2007 On pourra calculer l'ondulaion du couran de deux manières possibles : ( E) α ( E) α i c( α ) ic max + ic min i ic max ic min ( ) ( ) Or : ( ) E + ( ) E ( ) E d + d. (1 α) α ( ) α E α d où : i. f es variaions de l inensié du couran dans la charge son donc inversemen proporionnelles à la valeur de l indance, ainsi qu à la valeur de la fréquence de hachage Cee ondulaion es maximale pour α 0,5 e vau: ic max. 4f 4f i c 0 0,5 1 α d) Conraines sur les inerrupeurs Diode nerrupeur V Dmax V Hmax Hmax i cmax ic moy + (1 α ) α Dmax i cmax ic moy + (1 α ) α 2f 2f Dmoy (1-α). ic moy. Hacheur parallèle (ou élévaeur) : a) Monage: i ih i D D V D uh M r BENGMAH Page 3 sur 8

4 C.P.G.E-S es hacheurs 2006/2007 Hypohèse couran linéaire. b) Chronogrammes : c cse > i D α. u H α. ih H fermé α. H ouver H fermé H ouver i α. i c) Ondulaion du couran : 1 u d 1 α Valeur moyenne de la ension : ( ) i ( ) + i [ 0, α ]: ih ( ) + i id ( ) 0 min min α. i i i di Or : uh ( ) uh d H c c α c i ( ) ( α ) + i, : ih ( ) 0 c id ( ) ( α ) + i e : [ α ] c c ( ) ( α ) + ( α ) min 1 Max + ( ) Max Max i imax imin 1. ( 1 α ) α uh c 1 α i. f f M r BENGMAH Page 4 sur 8

5 C.P.G.E-S es hacheurs 2006/2007 d) Conraines sur les inerrupeurs nerrupeur V Hmax c imoy α Hmax i max 1 α + 2 f Diode V Dmax c icmoy α Dmax i max 1 α + 2 f Dmoy i moy V. Hacheurs réversibles : n hacheur es réversible s il perme de commander le ransfer d énergie dans les deux sens. D après la naure des sources enre lesquelles il es placé e la ou les grandeurs qu il perme d inverser, il exise plusieurs ypes de hacheurs réversibles. 1. hacheur réversible en couran : On considère le monage suivan : E + 1 D 1-2 D 2 u l perme : u De faire varier la viesse, à couple donné ; De faire varier le couple, à viesse donnée. 1 1 D D 2 D 2 D 1 D 1 D 1 E P < 0 P > 0 ransfer de puissance : P > 0 : Dévoleur P < 0 : Survoleur M r BENGMAH Page 5 sur 8

6 C.P.G.E-S es hacheurs 2006/2007 a marche en générarice correspond au freinage par récupéraion de la machine : elle prend alors l énergie mécanique de la charge qu elle freine e la ransforme en puissance. En moeur, si 1 condui pendan la parie α 1 de la période, umoy α1v 0 ; E umoy Rimoy avec : i moy > 0 En générarice, si 2 condui pendan la parie α 2 de la période, umoy ( 1 α2 ) V0 ; E umoy Rimoy avec : i moy < 0. a figure suivane donne l allure des caracérisiques E(i moy ) ou n( em ). Remarque : α 1 + α 2 1 Quadran 2 α 2 0 n E α 1 1 Quadran 1 α2 croî α 2 0,5 α 2 0,75 α 1 0,75 α 1 0, 5 α1 croî α 2 1 i moy α 1 0 em E 2. Hacheur réversible en ension : a. Avec modulaion (+, 0) e (-, 0): + 1 D 2 - D 1 V 2 1 D 1 1 D 1 1 D 1 1 D 1 1 D D 2 E ransfer de puissance : P > 0 avec V moy > 0 P > 0 avec V moy > 0 P > 0 P < 0 P. Emoy V moy. moy M r BENGMAH Page 6 sur 8

7 C.P.G.E-S es hacheurs 2006/2007 E b. Avec modulaion (+,- ) : + 1 D 2 - D 1 V 2 1 D 1 1 D 1 1 D 1 1 D 1 1 D 1 2 D 2 2 D 2 2 D 2 2 D 2 2 D 2 E ransfer de puissance : P > 0 avec V moy > 0 P > 0 avec V moy > 0 P > 0 P < 0 P. Emoy V moy. moy 3. Hacheur réversible en couran e en ension : D1 4 D4 e V 1 V 2 D 1 i c D2 D 2 M s V V3 3 D 4 D3 D 3 Quadran 2 Quadran 3 s Quadran 1 Quadran 4 i c M r BENGMAH Page 7 sur 8

8 C.P.G.E-S es hacheurs 2006/ D 2 1 D 2 1 D 2 2 D 1 2 D 1 2 D 1 2 D 1 2 D 1 1 D 2 1 D D 4 3 D 4 3 D 4 4 D 3 4 D 3 4 D 3 4 D 3 4 D 3 3 D 4 3 D 4 3 s i c 0,5 < α < 1 0,5 < α < 1 0 < α < 0,5 0 < α < 0,5 e V 1moy >0 c >0 P >0 Quadran 1 V 1moy >0 c < 0 P < 0 Quadran 2 V 1moy <0 c <0 P >0 Quadran 3 V 1moy <0 c >0 P < 0 Quadran 4 M r BENGMAH Page 8 sur 8