CHAPITRE 2 LES CONVERTISSEURS ALTERNATIFS/CONTINUS LES MONTAGES REDRESSEURS COMMANDÉS Suppor de Élecronique de puissance - 25 - I.S.E.T de Bizere
2 LES CONVERTISSEURS ALTERNATIFS/CONTINUS 1-INTRODUCTION LES MONTAGES REDRESSEURS COMMANDÉ On effecue une modificaion imporane dans le commuaeur :le remplacemen des diodes par des hyrisors (remplacemen d inerrupeurs 2 segmens par des inerrupeurs 3 segmens à fermeure commandée) perme de moduler le ransfer d énergie de la source alernaive vers le récepeur coninu. Cee modificaion de commande du sysème appore non seulemen une souplesse complémenaire, mais elle perme aussi, sous ceraines condiions un ransfer d énergie en sens inverse. 2-REDRESSEMENT MONOPHASÉ SIMPLE ALTERNANCE L ongle d amorçage uilisé pour cee éude es 6 2-1- Charge résisive Soi le monage de la figure (1) alimenan une charge résisive. Lhyrisor es supposée idéale. La ension délivrée par le ransformaeur es supposée sinusoïdale de pulsaion ω V e d ampliude maximale 2m V. Elle s exprime par : 2m sin( ) Figure 29 : monage redressemen commandé mono-alernance charge résisive a)-analyse de foncionnemen Le hyrisor es passan qu à parir du momen où l on envoie le signal de gâchee e à la condiion que la ension V AK soi posiive L amorçage s effecue avec un reard après chaque débu de période T Le signal de gâchee doi êre synchronisé avec celui de la ension V L angle pour s appelle l angle de reard à l amorçage. Suppor de Élecronique de puissance - 26 - I.S.E.T de Bizere
on a V> pas d impulsion sur la gâchee donc TH es bloqué, alors ich, uch e Vh V pour on a V>,en envoie une impulsion de commande(couran d amorçage) donc TH devien conduceur, alors u V Ri, e V ch ch h b)-forme d onde des différenes grandeurs ich vch vh VTH Ig2 vg.5.5 Figure 3 : Forme d ondes simple alernance charge résisive c)-grandeurs caracérisiques Tension e couran Valeur moyenne Valeur efficace 1 u chmoy sin( ) d (1 cos ) 2 2 sin 2 ucheff 1 2 2 Tension inverse aux bornes du hyrisor TH 1 VTH 1 d)-conclusion L Inérê d un el disposiif, c es d obenir une ension e un couran de charge e par conséquen une puissance réglable. 2-2- Charge inducive La charge résisive es remplacée par une charge à caracère inducif composée d une résisance R e d une inducance L Figure 31 : Monage simple alernance charge inducive Suppor de Élecronique de puissance - 27 - I.S.E.T de Bizere
a)-analyse de foncionnemen on a i, u e V V ch ch h pour amorçage de TH on a i don la soluion es ch V m sin( ) sin( ) e Z L 2 2 Q ; Z R L R di V e u Ri L d ch h ch ch Q On vérifie bien que i ( ) ch,donc le couran de charge coninue à circuler à ravers le hyrisor TH malgré que le poeniel de l anode devien négaif (pas de disconinuié de couran dans une charge inducive). ' 2 Pour c pour ' c.,on a donc TH se bloque e i, u e V V ch ch h b)-forme d onde des différenes grandeurs ich vch vh VTH θ Ig 2 Ig.5 π θ1 2π.5 θ Figure 32 : Forme d ondes simple alernance charge inducive Suppor de Élecronique de puissance - 28 - I.S.E.T de Bizere
c)-grandeurs caracérisiques Tension e couran Valeur moyenne Valeur efficace 1 u chmoy sin( ) d (cos cos ) 2 2 sin 2 sin 2 ucheff 2 2 2 Tension inverse aux bornes du hyrisor TH 1 VTH 1 3- REDRESSEMENT MONOPHASÉ DOUBLE ALTERNANCE 3-1. Redresseur avec un ransformaeur à poin milieu 3-1-1- Charge résisive Le poin milieu du secondaire du ransformaeur perme de disposer de deux ensions en opposiion de phase V1 sin( ) V2 V sin( ) m V1. Figure 33: Monage double alernance charge résisive a)-analyse de foncionnemen <θ<π V> Si T1 es bloqué alors VT1=V1 e i1= C es T1 qui es suscepible d êre amorcé à θ = (l angle d amorçage) T1 es amorcé. VT1= U=V1 i=i1=v1/r à θ = Π i passe par pour devenir négaif. T1 se bloque. Pour Π <θ<2π V2> C es T2 es suscepible d êre amorcé à θ = Π+ T2 es amorcé Suppor de Élecronique de puissance - 29 - I.S.E.T de Bizere
b)-forme d onde des différenes grandeurs V VTH2 vch ax VTH2 V -2ax.5 Ig1 IG1 Ig2 IG2.5 α T/2 Figure 34 : Forme d ondes doubles alernance charge résisive c)-grandeurs caracérisiques Tension e couran Valeur moyenne Valeur efficace 1 u chmoy sin( ) d (1 cos ) sin 2 ucheff 1 2 2 Tension inverse aux bornes du hyrisor TH 1 VTH 1 3-1-2- Charge inducive R,L On suppose que la conducion es coninue (débi ininerrompu) c'es-à-dire que le couran dans la charge ne s annule jamais Figure 35 : Monage double alernance charge inducive Suppor de Élecronique de puissance - 3 - I.S.E.T de Bizere
a)-analyse de foncionnemen pour amorçé TH 2 bloqué d ' ou : V ch ( ) V sin( ) m V ( ) e i ( ) I ch c pour 2 TH 2 amorçé bloqué d ' ou : V ch ( ) V sin( ) m V ( ) 2V sin( ) e i ( ) I m ch c b)-forme d onde des différenes grandeurs V VTH2 vch ax VTH2 V -2ax.5 Ig1 IG1 Ig2 IG2.5 α T/2 Figure 36 : Forme d ondes doubles alernance charge inducive c)-grandeurs caracérisiques Tension e couran Valeur moyenne Valeur efficace 1 2V m uchmoy sin( ) d (cos ) ucheff 2 Suppor de Élecronique de puissance - 31 - I.S.E.T de Bizere
3-2-Redresseur avec pon de Graez ou hyrisor 3-2-1-Charge inducive R,L Figure 37 : Monage pon de greiz charge inducive a)-forme d onde des différenes grandeurs V VTH2 UCH 2 1-1 -2 VTH2 V π.5 α 2π Figure 38 : Forme d ondes pon de greiz charge inducive 3-3-Redresseur avec pon de Graez mixe Il exise deux ypes de pon mixe :le pon mixe symérique e le pon mixe asymérique 3-3-1-Pon mixe symérique Figure 39 : Schéma global d un pon mixe monophasé charge R-L. Suppor de Élecronique de puissance - 32 - I.S.E.T de Bizere
a)-analyse de foncionnemen <θ< T1 es amorcé,d2 passane Vch=V <θ< + Phase de roue libre T1 rese amorcé, D2 bloquée,d1 devien passane + <θ<2 T2 es amorcé,d1 passane Vch=V <θ< Phase de roue libre T2 rese amorcé, D1 bloquée,d2 devien passane b)-forme d onde des différenes grandeurs UCH.5 D1 D2 D1 TH2 ID1 ID2 I ITH2 α π 2π Figure 4 : Forme d ondes doubles alernance charge résisive Suppor de Élecronique de puissance - 33 - I.S.E.T de Bizere
3-3-2-Pon mixe asymérique Figure 41 : Schéma global d un pon mixe monophasé charge R-L. a)-analyse de foncionnemen <θ< T2 n es pas amorcé D1 bloqué, car V< T1 es amorcé,d2 passane donc Vch=V <θ< + Phase de roue libre T2 es encore bloqué D2 passane T1 devien bloqué, car D1 devien passane + <θ<2 T1 n es pas amorcé D2 bloqué, car V< T2 es amorcé,d1 passane Vch=V <θ< Phase de roue libre T1 es encore bloqué D1 passane T2 devien bloqué, car D2 devien passane Suppor de Élecronique de puissance - 34 - I.S.E.T de Bizere
b)-forme d onde des différenes grandeurs UCH.5 D1 TH2 D1 TH2 D2 D2 ID1 ID2 I ITH2 α π 2π Figure 42: Forme d ondes doubles alernance charge résisive c)-grandeurs caracérisiques Tension e couran Valeur moyenne Valeur efficace 1 u chmoy sin( ) d (1 cos ) u cheff sin 2 1 2 2 Suppor de Élecronique de puissance - 35 - I.S.E.T de Bizere
4- REDRESSEMENT TRIPHASÉ SIMPLE ALTERNANCE Rappel d hypohèses : on suppose que la charge es foremen inducive L T R couran de charge insananée comme éan égale a ça valeur moyenne pour qu on puisse considérer le on néglige les imperfecions du réseau amon, du ransformaeur e celle des redresseurs(hyrisors) i I cons an e ch 4-1- Monage P3 à cahode commune Considérons le monage de la figure suivane Figure 43: Monage P3 cahode commune charge inducive a)- Analyse élémenaire de foncionnemen Inervalles 5 ; 6 6 5 3 ; 6 2 3 13 ; 2 6 hyrisor en conducion Thyrisors bloqués Tension de charge Tension de V TH2 ;TH3 Uch=V1 V= TH2 ;TH3 Uch=V2 V=U12 TH3 TH2 ; Uch=V3 V=U13 Suppor de Élecronique de puissance - 36 - I.S.E.T de Bizere
b)-forme d onde des différenes grandeurs pour un angle d amorçage = /6 V1 V2 V3 V1-V2 V1-V3 V2-V3 V2-V1 V3-V1 V3-V2 VTH U 12 U13 U23 U21 U31 U32 U12 U13 U23 U21 U31U32 V1 V2 V3 V TH2 TH3 TH3 Time D1 (s) TH2.5 I ITH2 ITH3 Figure 44: Forme d ondes P3 cahode commune charge inducive c)-grandeurs caracérisiques Tension e couran Valeur moyenne de la ension de charge redressée On remarque que la ension de charge es périodique de période 5 3 V 6 m uchmoy sin( ) d 3 3 cos( ) 2 2 6 2 3 Tension inverse aux bornes de la diode D 1 Valeurs des courans Suppor de Élecronique de puissance - 37 - I.S.E.T de Bizere
V D1max 3. i1 moy, i1 eff 4-2- Monage P3 à anodes communes Considérons le monage de la figure suivane I I 3 3 Figure 45 : Monage P3 cahode commune charge inducive a)- Analyse élémenaire de foncionnemen Inervalles hyrisor en conducion Thyrisors bloqués Tension de charge Tension de V ; 2 7 ; 2 6 7 11 ; 6 6 TH3 ;TH2 Uch=V3 V=U13 TH2 ;TH3 Uch=V1 V= TH2 ;TH3 Uch=V2 V=U12 Suppor de Élecronique de puissance - 38 - I.S.E.T de Bizere
b)-forme d onde des différenes grandeurs V1 V2 V3 V1-V2 V1-V3 V2-V3 V3-V2 V2-V1 V3-V1 VTH U13 U23 U21 U31 U32 U12 U13 U23 U21 U31U32 V V1 V2 V3 V1 TH2 TH3 TH2Time D1(s) TH3.5 TH3 I ITH2 ITH3 Figure 46 : Forme d ondes P3 anode commune charge inducive c)-grandeurs caracérisiques Tension e couran Valeur moyenne de la ension de charge redressée On remarque que la ension de charge es périodique de périodes u chmoy 3 3 cos( ) 2 Valeurs des courans i I I, i 3 3 1moy 1eff 2 3 La ension maximale inverse aux bornes de la V diode D 1 es donnée par D1max 3 Suppor de Élecronique de puissance - 39 - I.S.E.T de Bizere
4-3- Monage PD3 Ce monage peu êre considéré comme résulan de l associaion d un monage à anodes communes e d un monage a cahodes communes On gardera les mêmes hypohèses que précédemmen c'es-à-dire que le redresseur ainsi que le ransformaeur son parfais e que la charge es foremen inducive. Figure 47 : Monage PD3 charge inducive a)- Analyse élémenaire de foncionnemen u ( ) u ( ) u ( ) ch MO NO Inervalles VMO VNO UCH ; 6 ; 6 2 5 ; 2 6 5 7 ; 6 6 7 3 ; 6 2 3 11 ; 2 6 11 ;2 6 V3 V2 U32 V1 V2 U12 V1 V3 U13 V2 V3 U23 V2 V1 U21 V3 V1 U31 V3 V2 U32 Suppor de Élecronique de puissance - 4 - I.S.E.T de Bizere
b)-forme d onde des différenes grandeurs V1 V2 V3 V1-V2 V1-V3 V2-V3 V3-V1 V2-V1 V3-V2 VAC VCC V V1 V2 U21 U31 U32 U12 V3 V1 U13 U23 U21U31 U32 V TH2 TH3 TH2 TH3.6 TH4 TH5 TH6 D1 TH4 TH5 I ITH4 IS1 Figure 48 : Forme d ondes Monage PD3 charge inducive c)-grandeurs caracérisiques Tension e couran La ension de charge es formée par des porions de sinusoïdes e périodique de périodes 3 Valeur caracérisique Valeur moyenne de la ension de charge redressée u chmoy 3 3 cos( ) Valeurs des courans Couran moyen i s1moy Tension inverse aux bornes de la diode D1 V D1max 3 Couran efficace i s1eff I 2 3 Suppor de Élecronique de puissance - 41 - I.S.E.T de Bizere