Chapitre 6 : onduleur

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1 Chapre 6 : ondler I / préamble : nerrpers en élecronqe de pssance 1. dode à joncon 2. ranssor bpolare II / prncpes des ondlers aonomes 1. défnon 2. symbole 3. remarqe III / ondler de enson monophasé à dex nerrpers 1. prncpe de fonconnemen sr charge réssve 2. fonconnemen sr charge ndcve 3. exercce IV / ondler de enson monophasé en pon ( 4 nerrpers ) 1. monage 2. prncpe 3. fonconnemen 4. exercce V / de de l ondler à commande décalée VI / MLI M. Dede ; Lycée J.Perrn (95) 1 hp://maphysqeapplqee.free.fr

2 I Préamble : nerrpers en élecronqe de pssance 1. Dode à joncon U d A I d La dode es n dpôle passf réalsé en sem condcer (slcm + mpreé). C es n composan polarsé : l ne fonconne pas de la même façon dans n sens qe dans l are. La borne A s appelle l anode. La borne K es la cahode, symbolsée par n ra vercal. K Idéalsaon Inerrper over a bloqé I d a passan Inerrper fermé U d 2. le ranssor bpolare Un ranssor bpolare es n sem-condcer comporan dex joncons PN. Il exse dex ypes de ranssors : les NPN e les PNP. Le ranssor bpolare compore donc 3 pares : Dex zones N séparées par ne zone P por le ranssor NPN ; Dex zones P séparées par ne zone N por le ranssor PNP. Transsor NPN Transsor PNP V B B I B I I C C V C V B B I B I I C C V C La flèche donne le sens passan (de P vers N) La flèche donne le sens passan (de P vers N) Toes les granders son négaves. On a ojors I = I C + I B M. Dede ; Lycée J.Perrn (95) 2 hp://maphysqeapplqee.free.fr

3 Transsor en régme lnéare. Por n fonconnemen lnéare d ranssor l fa qe l nensé I B d coran de base so comprse enre 0 e I BSAT. Le ranssor fonconne en amplfcaer de coran : I = β I avec ne amplfcaon β. Transsor bloqé. Un ranssor es bloqé s : les corans I B e I C son nls e la enson V C es maxmale. C B Le ranssor es éqvalen à n nerrper over enre le collecer e l émeer. C I C = 0 V C Transsor saré. Le coran I C rese consan même s le coran I B vare le coran I C es a maxmm e la enson V C es nlle. Le ranssor es éqvalen à n nerrper fermé enre le collecer e l émeer. C I CSAT V C =0 M. Dede ; Lycée J.Perrn (95) 3 hp://maphysqeapplqee.free.fr

4 II / prncpes des ondlers aonomes 1. défnon n ondler de enson es n conversser saqe q perme ne converson de la grander d enrée conne, en grander de sore alernave. 2. symbole 3. remarqe l ondler es aonome s sa fréqence es ndépendane de la sore. III / Ondler de enson monophasé à dex nerrpers 1. prncpe de fonconnemen sr charge réssve a) schéma Charge c K 1 c K 2 b) prncpe lorsqe K 1 es fermé e K 2 over : c = 1 Charge lorsqe K 2 es fermé e K 1 over : c = - c Charge c M. Dede ; Lycée J.Perrn (95) 4 hp://maphysqeapplqee.free.fr

5 c - c /R -/R K 1 K 2 K 1 K 2 K 1 Inerrpers fermés 2. fonconnemen sr charge ndcve a) nerrpers avec ne charge ndcve, coran e enson son déphasés donc l annlaon d coran e celle de la enson ne son pas smlanées. Qand c >0 ( c = ) (K 1 fermé) sera anô négaf, anô posf. Donc K 1 do acceper n coran dans les dex sens. Idem por K 2. Il fa donc qe les nerrpers soen bdreconnels. c D 1 T 1 NPN D 2 T 2 PNP K 1 c > 0 : T 1 cond c < 0 : D 1 cond M. Dede ; Lycée J.Perrn (95) 5 hp://maphysqeapplqee.free.fr K 2 c c > 0 : D 2 cond c < 0 : T 2 cond

6 b) Fonconnemen D 1 R L c T 1 c D 2 T 2 K 1 K 2 Inerrpers fermés c T/2 T - c 1 2 D 1 T 1 D 2 T 2 lémens passans 0 à T/2 : lorsqe K 1 es fermé : K 2 es over, c = c < 0 : D 1 cond (0 à 1 ) c > 0 : T 1 cond ( 1 à T/2) 0 à T/2 : lorsqe K 1 es fermé : K 2 es over, c = c < 0 : D 1 cond (0 à 1 ) c > 0 : T 1 cond ( 1 à T/2) M. Dede ; Lycée J.Perrn (95) 6 hp://maphysqeapplqee.free.fr

7 c) remarqes la pérode T de (e f=1/t) es mposée par la commande des nerrpers K 1 e K 2. La valer effcace de es U =. Pendan les drées de condcon de D 1 e D 2, la charge forn de l énerge à la sorce de enson (p<0) : ce son des phases de récpéraon. 3. xercce On éde le conversser représené par le schéma c dessos : D 1 R L D1 T1 T 1 K 1 D 2 D2 T2 T 2 K 2 K 1 K 2 Inerrpers fermés T/2 T / Précser les élémens passans 2/ Tracer T1, D1, D2, T2. 3/ Précser por les dfférens nervalles de emps, dans qel sens a le le ransfer d énerge. M. Dede ; Lycée J.Perrn (95) 7 hp://maphysqeapplqee.free.fr

8 IV / ondler de enson monophasé en pon (4 nerrpers) 1. monage T 1 K 1 NPN T 4 D 1 K 4 PNP D 4 R L D 2 D 3 T 2 NPN PNP T 3 K 2 K 3 Pendan qe K 1 e K 3 son fermés, K 2 e K 4 son overs e nversemen. 2. prncpe K 1 K 3 K 2 K 4 Inerrpers fermés T/2 T D 1 T 1 D 2 T 2 D 3 T 3 D 4 T 4 lémens passans M. Dede ; Lycée J.Perrn (95) 8 hp://maphysqeapplqee.free.fr

9 3. fonconnemen de 0 à T/2 : K 1 e K 3 fermés ; K 2 e K 4 overs donc = de 0 à 1 : <0 donc D 1 e D 3 condsen ; p<0 de 1 à T/2 : >0 donc T 1 e T 3 condsen ; p>0 de T/2 à T : K 2 e K 4 fermés ; K 1 e K 3 overs donc = - de T/2 à 2 : >0 donc D 2 e D 4 condsen ; p<0 de 1 à T/2 : <0 donc T 2 e T 4 condsen ; p>0 4. exercce on réalse le monage c-conre en lsan 4 nerrpers fonconnan dex par dex. On a = 24V e R = 100Ω. Le fonconnemen des nerrpers es résmé sr le dagramme c dessos. S K1 K 2 K 1 K 2 K 3 1/ représener en foncon d emps les allres de ; ; K1 ; S. 2/ déermner les valers moyenne e effcace de C. M. Dede ; Lycée J.Perrn (95) 9 hp://maphysqeapplqee.free.fr

10 V / de de l ondler à commande décalée. Le monage édé es donné c-dessos : e K 1 T 1 T1 D 1 D 2 T2 T 2 K 2 T 4 D1 K 4 D 4 R L D 3 D2 T 3 K 3 On donne la sccesson de fermere des nerrpers e la forme d coran : K 4 K 1 K 4 K 3 K 2 K 3 Inerrpers fermés Tracer sr le docmen réponse la enson. Ne pas obler de jsfer. 2. Précser, en jsfan, qels son les élémens passans selon les nervalles de emps. 3. Déermner por chaqe nervalle, le sgne de la pssance absorbée par la charge. 4. Précser le fonconnemen de l ondler (almenaon, récpéraon o roe lbre) sr chaqe nervalle. 5. Représener, en jsfan, les corans D1 ; T1 ; D2 ; T2 e e. M. Dede ; Lycée J.Perrn (95) 10 hp://maphysqeapplqee.free.fr

11 Cors K 4 6 K 1 K 4 Inerrpers MAI 2 K 3 K 2 K 3 fermés 1 2 T/2 T - lémens passans Sgne de la pssance absorbée Fonconnemen de l ondler D1 T1 1 2 D2 1 2 T e 1 2 M. Dede ; Lycée J.Perrn (95) 11 hp://maphysqeapplqee.free.fr Docmen réponse

12 VI / MLI. On consae qe enson de sore d n ondler n es pas snsoïdale e qe le coran q l débe dans sa charge, non pls. Il y a des harmonqes : U n Harmonqes dffcles à élmner par flre Solons : commande décalée avec τ = T/6 o T/10 por élmner l harmonqe 3 o 5 U n ondler à MLI : on commande les nerrpers par des mplsons en séqences pérodqes de pérode T, don les largers dépenden de lers places dans la pérode T : Ce son des Implsons à Larger Modlée. On oben : U n + flre passe bas M. Dede ; Lycée J.Perrn (95) 12 hp://maphysqeapplqee.free.fr

13 Docs élève M. Dede ; Lycée J.Perrn (95) 13 hp://maphysqeapplqee.free.fr

14 I Préamble : nerrpers en élecronqe de pssance 1. Dode à joncon U d A I d La dode es n dpôle réalsé en. (slcm + mpreé). C es n composan. : l ne fonconne pas de la même façon dans n sens qe dans l are. La borne A s appelle. La borne K es la.., symbolsée par n ra vercal. K Idéalsaon Inerrper over a bloqé I d a passan Inerrper fermé U d 2. le ranssor bpolare Un ranssor bpolare es n. comporan dex joncons PN. Il exse dex ypes de ranssors : les. e les. Le ranssor bpolare compore donc 3 pares : Dex zones N séparées par ne zone P por le ranssor NPN ; Dex zones P séparées par ne zone N por le ranssor PNP. Transsor NPN Transsor PNP V B B I B I I C C V C V B B I B I I C C V C La flèche donne le sens passan (de P vers N) La flèche donne le sens passan (de P vers N) Toes les granders son négaves. On a ojors.. M. Dede ; Lycée J.Perrn (95) 14 hp://maphysqeapplqee.free.fr

15 Transsor en régme lnéare. Por n fonconnemen lnéare d ranssor l fa qe l nensé I B d coran de base so comprse enre 0 e I BSAT. Le ranssor fonconne en amplfcaer de coran : I = β I avec ne amplfcaon β. Transsor bloqé. Un ranssor es bloqé s : les corans I B e I C son nls e la enson V C es maxmale. C B Le ranssor es éqvalen à n nerrper over enre le collecer e l émeer. C I C = 0 V C Transsor saré. Le coran I C rese consan même s le coran I B vare le coran I C es a maxmm e la enson V C es nlle. Le ranssor es éqvalen à n nerrper fermé enre le collecer e l émeer. C I CSAT V C =0 M. Dede ; Lycée J.Perrn (95) 15 hp://maphysqeapplqee.free.fr

16 V / de de l ondler à commande décalée. Le monage édé es donné c-dessos : e K 1 T 1 T1 D 1 D 2 T2 T 2 K 2 T 4 D1 K 4 D 4 R L D 3 D2 T 3 K 3 On donne la sccesson de fermere des nerrpers e la forme d coran : K 4 K 1 K 4 K 3 K 2 K 3 Inerrpers fermés Tracer sr le docmen réponse la enson. Ne pas obler de jsfer. 7. Précser, en jsfan, qels son les élémens passans selon les nervalles de emps. 8. Déermner por chaqe nervalle, le sgne de la pssance absorbée par la charge. 9. Précser le fonconnemen de l ondler (almenaon, récpéraon o roe lbre) sr chaqe nervalle. 10. Représener, en jsfan, les corans D1 ; T1 ; D2 ; T2 e e. M. Dede ; Lycée J.Perrn (95) 16 hp://maphysqeapplqee.free.fr

17 Cors K 4 6 K 1 K 4 Inerrpers MAI 2 K 3 K 2 K 3 fermés 1 2 T/2 T - lémens passans Sgne de la pssance absorbée Fonconnemen de l ondler D1 T1 1 2 D2 1 2 T e 1 2 M. Dede ; Lycée J.Perrn (95) 17 hp://maphysqeapplqee.free.fr Docmen réponse