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University of Sciences and Technology Houari BoumedieneLaboratoiry of Instrumentation (LINS) Algiers – ALGERIA
E-mail: fbouchafa@gmail.com
USTHB, Faculté d’Electronique et Informatique
Bab-Ezzouar, Alger, ALGERIE
http://www.usthb.dz
ELECTRONIQUE DE PUISSANCE
Dr.F.BOUCHAFAA 1
PLAN DE TRAVAILPLAN DE TRAVAIL
Les thyristors
Les interrupteurs semi conducteurs
Applications des convertisseurs statiques
Les diodes
Les transistors
1
4
6
2
5
Constitution des convertisseurs statiques3
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Les interrupteurs semi conducteurs
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Actuellement, on nActuellement, on n’’utilise pratiquement que des composants formutilise pratiquement que des composants forméés de semis de semi--conducteurs.conducteurs.
Les puissancesLes puissances commandablescommandables couvrent une large plage. Il existe en effet descouvrent une large plage. Il existe en effet descomposants capables supportercomposants capables supporter àà ll’é’étattat OFFOFF des tensions de plusieursdes tensions de plusieurs centaines decentaines devoltsvolts, et, et àà ll’é’étattat ONON des courants de plusieursdes courants de plusieurs milliers dmilliers d’’ampampèèresres..
La puissance que peutLa puissance que peut «« commandercommander »» un tel composant est le produit du courant maximumun tel composant est le produit du courant maximum(qu(qu’’il peut supporteril peut supporter àà ll’é’état conducteur) par la tension maximum (qutat conducteur) par la tension maximum (qu’’il peut supporteril peut supporter àà ll’é’étattatbloqubloquéé) .) .
En fait, les composants ne sont pas idEn fait, les composants ne sont pas idééaux et dissipent donc de la puissance sous forme deaux et dissipent donc de la puissance sous forme dechaleur. La puissance quchaleur. La puissance qu’’un composantun composant éélectronique de puissance peut dissiper en chaleur estlectronique de puissance peut dissiper en chaleur estcependant trcependant trèès infs inféérieurerieure àà la puissance qula puissance qu’’il peut commander : il ne faut pas confondre les deuxil peut commander : il ne faut pas confondre les deuxnotions.notions.
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Commande, Contrôle
Système
ElectrotechniqueEnergie Energie
Système
Electronique
(Automatique, Informatique
Alimentation
Information
Signal
Information
Signal
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Énergie électrique
fournie parl’alimentationélectrique
disponiblesur la charge
Énergie électrique
Les interrupteurs semi conducteurs
CONVERTISSEURSATIQUE
Interface
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I
t
I
t
I
t
I
tI
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I
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I
t
I
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L’Énergie Électrique est disponible soit sous forme:
Continue (batterie d’accumulateurs, génératrice à courantcontinu, cellules photovoltaïques, pile à combustible, …).
Alternative (réseau de distribution électrique, alternateurs)
La charge peut nécessiter une alimentation en alternatif ou en continu. Il existe doncquatre fonctions de base des convertisseurs statiques.
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Les sources et les récepteurs alimentés par les différents convertisseurs d’énergie
Source alternative Récepteur alternatif
Récepteur continuSource continue
Gradateur
Redresseur
Onduleur
Hacheur
Action sur lavaleur efficace
Action sur lavaleur moyenne
I
t
I
t
I
t
I
t
I
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I
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Le convertisseur jouant le rôle d’interface entre une source alternative etune charge alimentée en continu, est appelé : Redresseur (Rectifier).
A- Conversion Alternatif – Continu (AC/DC):
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B- Conversion Continu – Continu (DC/DC):
Le convertisseur jouant le rôle d’interface entre une source continue etune charge alimentée en continu, est appelé : Hacheur (Chopper).
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C- Conversion Continu – Alternatif (DC/AC):
Le convertisseur jouant le rôle d’interface entre une source continue et une chargealimentées suivant le type de charge, ce convertisseur est appelé onduleurautonome ou assisté.
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D- Conversion Alternatif – Alternatif (AC/AC):
Ces convertisseurs permettent d’obtenir une tension alternative variable defréquence constante ou variable, à partir d’une source alternative.
2. Soit convertir une tension alternative de valeur efficace fixe en une tensionalternative de valeur efficace variable et de fréquence variable inférieure à lafréquence de la source. C’est le cyclo-convertisseur.
1. Soit convertir une tension alternative de valeur efficace fixe en une tensionalternative variable. C’est le gradateur
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Un convertisseur statique est dit réversible lorsque l’énergie, peut transiter (engénéral, être contrôlée) de manière bidirectionnelle, c’est à dire aussi bien dans un sensque dans l’autre.
Un convertisseur non réversible transfère l’énergie d’une source vers une chargeutilisatrice.
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Convertisseurréversible
Entrée Sortie
Energie
ConvertisseurNon réversible
Entrée Sortie
Energie
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Applications des convertisseurs statiques:
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Applications domestiques
Applications industrielles
Production et Distribution de l’électricité
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2
Transport3
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Applications des convertisseurs statiques:
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-Alimentation des appareils électroniques (TV, PC, magnétoscopes, …).-Électroménager (aspirateur, réfrigérateur, lave-linge, lave-vaisselle, robotsculinaires, …).- Éclairage. - Chauffage.- Appareil électroportatif (perceuse, …).-Actionneurs domotiques (volets roulants, stores électriques, …).
Applications domestiques:
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Applications des convertisseurs statiques:
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L’utilisation de l’électronique de puissance prend de plus en plus d’importancepour deux raisons principales:
Applications domestiques:
– Les coûts de fabrication diminuent (facteur primordial dans les domaines de lagrande série),
– les contraintes sur les niveaux de perturbations et le rendement augmentent.
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Applications des convertisseurs statiques:
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- Pompes, compresseurs. -Variation de vitesse. -Chariots électriques. -Chauffage parinduction.
Applications industrielles:
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Applications des convertisseurs statiques:
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- Grues. - Fours (à arcs, à résistance).- Appareils de soudage.- Électrolyse.-Onduleurs de secours.
Applications industrielles:
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Applications des convertisseurs statiques:
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– Réseaux de bord d’avion, commande électrique.– Traction électrique (trains, métros, voitures électriques, …).– Propulsion électrique des navires, génération d’électricité à bord des navires.– Génération de l’énergie électrique par des cellules photovoltaïques, lesstations spatiales.
Transport:
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Applications des convertisseurs statiques:
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– Compensateur de puissance réactive et filtrage actif (augmenter le facteur depuissance d’une installation et limiter les harmoniques de courant sur le réseau).– Dispositif de stockage de l’énergie.Les applications les plus puissantes des convertisseurs statiques concernent letransport courant continu - haute tension (CC-HT).
Production et Distribution de l’électricité:
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Applications des convertisseurs statiques:
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A l’aide de la technique IGCT, on peut construire des installations électroniques depuissance plus compactes et de prix plus avantageux, par exemple des stations deconvertisseurs pour installations CCHT ou des compensateurs statiques depuissance réactive.
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nous allons décrire simplement les principales caractéristiques externesdes composants. Ils peuvent être classés en trois groupes :
1. Diodes. États fermé ou ouvert contrôlés par le circuit de puissance.
2. Thyristors. Fermé par un signal de commande, mais doit être ouvertpar le circuit de puissance.
3. Interrupteurs commandables. à l'ouverture et à la fermeture. Ouvertset fermés par un signal de commande.
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III. Constitution des convertisseurs statiques:
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· Transistors Bipolaires à Jonctions (Bipolar Junction Transistors - BJTs);
· Transistors à effet de champ Metal-Oxyde-Semi conducteur (MOSFETs);
· Thyristors commandés à l'ouverture (Gate-Turn-Off Thyristors - GTO Thyristors);
· Transistors bipolaires à grille isolée (Insulated Gate Bipolar Transistors - IGBTs);
· Thyristors MOS Commandés (MOS-Controlled Thyristors - MCTs).
La catégorie des interrupteurs commandables inclut de nombreux types de composants:
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Les diodes de puissance
1. Diodes
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• La diode est un composant non linéaire qui ne laisse passer lecourant électrique que dans un seul sens
Symbole gSymbole géénnééralral ::
La diode est le semi-conducteur élémentaire constitué par une seule jonction PN età caractéristique courant – tension non linéaire. En électronique de puissance, ladiode est équivalente à un interrupteur unidirectionnel non commandé.
1. Diodes
KAA K
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1. Diodes
Fonctionnement en inverse
Fonctionnement en direct
Courant direct maximal d’emploi (IFM)Conductance dynamique (1/RD0)
VA
Tension de seuil (VD0)
Phénomène d’avalancheIrréversible: destruction de la jonction
Tension inverse maximale (VRM)Et le courant correspondant (IRM)
Caractéristique tension- courant de la diode
Courant inverse: qq (µA)
VD
ID
Tension d’avalanche
La figure ci dessous décrit la caractéristique statique de la diode iD= f(VD).
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1. DiodesLorsque la diode est polarisée en direct, elle commence à conduire àpartir d’une faible tension de seuil Vseuil directe de l'ordre de 1V. Lorsque ladiode est polarisée en inverse, seul un faible courant de fuite négligeable(quelques mA) circule jusqu'à atteindre la tension d'avalanche. Enfonctionnement normal, la tension inverse ne doit pas atteindre la tensiond'avalanche.
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1. Diodes
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1. Diodes
a) Faible puissance < 1W
b) Puissance moyenne
c) Puissance élevée (kW)
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1. Diodes
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1. Diodes
4500V/800A press pack and 1700V/1200A module diodes
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États possibles d'une diode à jonction 1. Diodes
Quand le circuit dans lequel la diode est placée tend à faire passer un courantdans le sens direct, c.à.d de l’anode «A» vers la cathode «K», la diode estconductrice ou passante. Le courant iAK positif prend une valeur qui lui estimposée par le reste du circuit. Il faut veiller à ce que la valeur moyenne deiAK ne dépasse pas le courant direct moyen tolérable par la diode.
• Si VAK > 0 : Ladiode est passante
( A + ; K - )
Équivalente à 1interrupteur Fermé
iAK > 0
VAK> 0
A
K
Etat passant :
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États possibles d'une diode à jonction 1. Diodes
Quand une tension négative aux bornes de la diode tend à faire passer lecourant dans le sens indirect, c.à.d de la cathode «K» vers l’anode «A», ladiode est bloquée ou isolante. La tension négative ou inverse peut prendre,sous l’effet du reste du circuit, des valeurs élevées. Il faut veiller à ce que latension inverse reste inférieure à la tension inverse maximale que peutsupporter la diode.
• Si VAK < 0 : La diodeest bloquée
( A - ; K + )
Équivalente à 0interrupteur Ouvert
iAK=0VAK<0
A
K
Etat bloqué :
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1. Diodes
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diodes d'usage général et de puissance
•redressement simple alternance
•redressement double alternance par pont de diodes
•redressement par doubleur de tension
•doubleur, tripleur, multiplicateur de tension
•protection contre les erreurs de branchement et les inversions accidentelles de polarité
•protection contre les surtension ( diode de Zener)
•référence de tension en régulation ( diode de Zener )
•circuits logiques simples
•obtention d'une faible chute de tension
•détection des signaux radios
•Thermométrie par diodes ( mesure de température en fonction de la variation de lacaractéristique)
1. Diodes
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VD
Id
- Vz
La tension inverse mesurée à ses bornes est stabilisée a Vz .
La diode zener est utilisé en stabilisateur de tension
Diode zener
Id
VD
VsVE RLR
1. Diodes
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Le courant IR proportionnel au flux lumineux est converti en tension parla résistance
aucune source externe de polarisation n’est utilisée la photodiodefonction ne en convertisseur d’énergie.
En mode photovoltaïque :
• En mode photoconducteurIR
E RLVD
1. Diodes
La photodiode
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elle a une particularité de détecter les signaux radiofréquence
La tension de seuil (0,3 V)
Le courant inverse de la jonction PN et plus faible que celui de ladiode de schottky
0,3V 0,6V VD(v)
Id(mA)
5.0
10.0
Comparaison entre une diode simple et une diode schottky
1. Diodes
Diode schottky
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Utilisée dans la réalisation des oscillateur HF
Résistance négatif
V
I
1. Diodes
Diode à effet tunnel
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Capacité décroître avec la tension
C= Co/[1+v/vo]n
(Co, Vo, n) constant
1. Diodes
Co
C(V)
V
Diode varicap
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• La LED(Light Emitting Diode ) diode électroluminescente
• La diode laser (DL)
Une diode parfaite est une diode idéale.•Chute de tension directe nulle,•Courant inverse nul.Elle joue le rôle d’un interrupteur parfait, fermé (diode passante) et ouvert (diode bloqué).
1. Diodes
Diode parfaite
Diode lumineuse
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2.Thyristors
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2.Thyristors
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2.Thyristors
Un thyristor est un dispositif à 4 couches et 3 jonctions qui possèdent 3 connexionsexternes: l’anode, la cathode et la gâchette. C’est un composant bistable (passant bloqué).
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2.Thyristors
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2.Thyristors
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2.Thyristors
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2.Thyristors
Fonctionnement en inverseFonctionnement en direct
Courant direct maximal d’emploi
Ih
Thyristor amorçable
Phénomène d’avalanche Tension inverse maximale (VRM)Et le courant correspondant (IRM)
Caractéristique tension- courant de thristor
Thyristor bloqué
VAK
IAK
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• Pour assurer l’amorçage du composant, l’impulsion de gâchette doit se maintenirtant que le courant d’anode n’a pas atteint le courant de maintien Ih.
• La largeur de l’impulsion de gâchette dépend donc du type de la charge alimentée
par le thyristor.
2.Thyristors
L’amorçage du thyristor
• Après annulation du courant iAK, la tension vAK doit devenir négative pendant untemps au mois égal au temps d’application de tension inverse tq (tq ≈ 100 μs).
• Si ce temps n’est pas respecté, le thyristor risque de se réamorcer spontanémentdès que vAK tend à redevenir positive.
Blocage du thyristor
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• Nous donnons ci-dessous quelques éléments définissant la plage convenable decommande de la gâchette pour obtenir un déclenchement du thyristor sans risque dedestruction de celui-ci. On notera que la technologie mise en oeuvre dans le boitierd'un thyristor a pour effet de limiter au maximum la résistance thermique et donc defaciliter au mieux l'évacuation des calories dissipées tant au niveau de la gâchetteque de la jonction en inverse.
2.Thyristors
La commande de gâchette
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2.Thyristors
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2.Thyristors
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2.Thyristors
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Transistor
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3. Transistor
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3. Transistor
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3. Transistor
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MOSFET de puissance
4.MOSFET
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4.Transistor MOSFET
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En électronique de puissance, il est utilisé comme élément de commutation et parconséquent présente deux états distincts.
4.MOSFET
Le transistor MOSFET est un interrupteur unidirectionnel en tension etbidirectionnel en courant.
A l’avantage d’une commande relativement simple qui nécessite peu de puissance.
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4.Transistor MOSFET
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4.MOSFET
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Insulated Gate Bipolar Transistor = IGBT
5.IGBT
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Les concepteurs ont voulu avoir les avantages suivants :– Tension élevée à l’état ouvert,– Tension faible à l’état fermé,– Facile à commander,– Bonnes performances dynamiques.
5. Transistors IGBT5.IGBT
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5. Transistors IGBT
1700V/1200A and 3300V/1200A IGBT modules
5.IGBT
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GTO : Gate Turn-Off thyristor
6.GTO
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6- Thyristors GTO
Par rapport au thyristor classique, le thyristor GTO est en plus commandable àl’ouverture par un courant, iG, négatif.Ce composant entièrement commandable.Un inconvénient est la présence de pertes importantes lors de l’ouverture.
6.GTO
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4500V/800A and 4500V/1500A GTOs
6.GTO
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OnduleurouiouiACDC
Hacheur
Alim. à découpage
s.o.ouiDCDC
CycloconvertisseurouiouiACAC
GradateurnonouiACAC
RedresseurVariateur DC
s.o.ouiDCAC
dénominationF varie?U varie?SortieEntrée
Autre convertisseur : combinaison AC/DC + DC/AC
Types de convertisseurs
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7. Comparaison entre SC de puissance
Le composant idéal :
• Tenue en tension infinie
• Tenue en courant infinie
• Temps de commutation nulle
• Courant de fuite nul
• Pertes par commutation et conduction nulles
• Puissance de commande nulle
• Faible coût
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7. Comparaison entre SC de puissance
Redresseurs à 50 Hz : thyristors ou diodes
• Hacheurs et onduleurs : (commutations rapides, pas de tensioninverse): transistors bipolaires, IGBT, MOSFET, GTO– Jusqu’à 15 kHz, GTO pour puissance (faibles pertes)
– Jusqu’à 100 kHz, transistor bipolaire et IGBT (faibles pertes parconduction)
– au-dessus de 100 kHz, MOSFET uniquement
Selon le type de convertisseur:
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Ce tableau représente les caractéristiques des différents interrupteurs. Il est bienévident qu’un tel tableau ne peut pas faire apparaître les subtilités entre les différentssemi-conducteurs. Il permet d’avoir une vue d’ensemble de leurs performances.
LentFortGTO
MoyenMoyenIGBT
RapideFaibleMOSFET
MoyenMoyenBJT
Rapidité de commutationPuissance d’utilisation
7. Comparaison entre les différents interrupteurs entièrement commandables
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7. Comparaison entre les différents interrupteurs entièrement commandables
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7. Comparaison entre les différents interrupteurs entièrement commandables
1kHz20kHz5kHz3kHz1kHzFréquence
3000A400A500A1500A5000ACourant
4500V1200V1400V1500V6000VTension
GTOIGBTTransistorbipolaire
Thyristorrapide
Thyristor
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Power (VA)
IGBT
MOSFET
BIPOLARTRIAC
THYRISTOR
Fréquence (HZ)
GTO
100
100K
100M
10K
1K
10M
1M
10 100 10K 100K 1M
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En résumé:
Gradateur (U2 variable f2 fixe ) .Redresseur + Onduleur (U2 f2
variable)
Alternatif (U2, f2 )Alternatif (U1, f1)
HacheurContinu U2variableContinu U1
OnduleurAlternatif (U2 et f2 fixe ou variable)Continu U1
RedresseurContinu U2 fixe ou variableAlternatif (U1, f1)
ConvertisseursRécepteurAlimentation
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7- Grandeurs caractéristiques
CARACTÉRISTIQUES DES SIGNAUX PÉRIODIQUES ET LEURS MESURES .
Sur la position AC.-Un voltmètre numérique dit RMS capablede mesurer la valeur efficace d’une tensionde forme quelconque sur la position AC.-Bien sûr les ferromagnétiques et lesnumériques RMS permettent de mesurer lavaleur efficace d'une grandeur alternativesinusoïdale et ce sur les positions AC ouAC+DC.
Sur la position DC.-Un voltmètre numérique surla position DC ( continue, =)
Mesure
: Racine carrée de la moyenne des carrésRMS: root mean square.
Définition
Valeur efficaceValeur Moyenne
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7- Grandeurs caractéristiques
La valeur moyenne se mesure avec :- un voltmètre analogique (à aiguille) magnétoélectrique (symbole : ).- un voltmètre numérique sur la position DC (continue, =).
La valeur efficace se mesure avec :- un voltmètre analogique ferromagnétique (symbole : ).- un voltmètre numérique dit RMS capable de mesurer la valeurefficace d’une tension de forme quelconque.RMS : Root (racine carré) Mean (valeur moyenne) Square (carré).
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Bab-Ezzouar, Alger, ALGERIE
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REDRESSEMENT NON COMMANDÉ MONOPHASÉS
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 3
PLAN DE TRAVAILPLAN DE TRAVAIL
Introduction
Commutation simple alternance à diode
Commutation parallèle simple - P2 à diodes
Conclusion
1
2
5
Commutation parallèle double - PD2 à diodes
3
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Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 4
4
Les redresseurs à diodes, ou redresseurs non contrôlés, ne permettent pasde faire varier le rapport entre la ou les tensions alternatives d'entrée et latension continue de sortie. De plus, ils sont irréversibles, c'est-à dire que lapuissance ne peut aller que du côté alternatif vers le côté continu.
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Un montage redresseur comporte :Une source monophasée, ou polyphasée.Des composants redresseurs (diodes).
Un circuit d’utilisation complété le plus souvent par un dispositif de filtrage
Les montages redresseurs, souvent appelés simplement redresseurs,sont des convertisseurs de l'électronique de puissance qui assurentdirectement la conversion alternatif-continu. Alimentés par une source detension alternative monophasée ou polyphasée, ils permettent d'alimenteren courant continu le récepteur branché à leur sortie.
On utilise un redresseur chaque fois que l’on a besoin de continu alors quel'énergie électrique est disponible en alternatif. Comme c'est sous cetteseconde forme que l'énergie électrique est presque toujours générée etdistribuée, les redresseurs ont un très vaste domaine d'applications.
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 5
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• Un montage redresseur permet d’obtenir une tension continue à partir d’une tension
alternative sinusoïdale quelque soit la charge
Redressement monophasénon commandé
Ve Vs
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).sin(2.V(t)V effe ω.t
Une tension alternative sinusoïdale est définie par l'équation :
Veff : tension efficace (V) ω = 2.π.f = 314 rd/sω : la pulsation (rd/s)
Rappels
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 7
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Ve(t)
Source
i
Uc
ic
R
Charge
D
C.S
VD
Montage d’un redresseur monophaséalimentant une charge résistive.
On envisage une structure comportant unesource sinusoïdale et une diode pour atteindreune charge résistive. On distingue alors les troisblocs précédemment définis: une source, uncommutateur et la charge.
Débit sur une charge résistive R
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(rad)
0
2
π
2
3 π
Ve
Ve(t)
Vmax
2
3π2
π
(rad)
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D
Uc Ve 0
VD Ve0
Étude du fonctionnement
D
Uc
ic
Ve(t)
i
R
VD
Vmax
UC(t)
VD(t)
iC(t)Imax
-Vmax
Dés que la tension d’entrée Ve est positive, la diodedevient passante jusqu'à ce que le courant qui latraverse s'annule. Or ic(t) s'annule pour t=T/2.
(rad)
02
π
2
3 π
Va
Va(t)
Vmax a
b(rad)
02
π
2
3 π
Vb
Vb(t)
Vmax
À partir de l’instant (π), la diode est bloquée. Parconséquent, la tension aux bornes de la chargerésistive est nulle:
iC 0Ve/R
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 9
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d θsin θV2 π
1dttU
T
1U
π
0
max
T
0
ccmoy π
VU max
cmoy
dd
0
2max2
π
0
2max
T
0
2c
2ceff
2
2cos1
2
VsinV
2
1dttU
T
1U
2
VU max
ceff
La tension moyenne de Uc :
2
3π2
π
(rad)
Vmax
UC(t)
VD(t)
iC(t)Imax
-Vmax
La tension efficace de Uc :
La tension maximale à supporter par la diode en inverse est: VDmax=-Vmax
0Uc(t)2
Pour
)sin(VVUc(t)2
0Pour max
TtT
teT
t
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 10
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Le courant moyen ic(t) : πR
VI max
cmoy
πR
VII max
cmoyDmoy
2
3π2
π
(rad)
Vmax
UC(t)
VD(t)
iC(t)Imax
-Vmax
Le courant moyen iD(t) :
La valeur moyenne du courant ic(t) est donc:
2
T
0
max
T
CCmoyC t)dtsin(
RT
1(t)dti
T
1(t)i V
I
La présence de la diode impose que le courant ait un signe constant.
La valeur moyenne de ce courant est imposée par les paramètres de la source et de lacharge résistive.
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Débit sur un électromoteur (Chargeur de batterie) :
Source
Ve(t)
i
C.S
D
VD
Uc
ic
R
Charge
E
Montage d’un redresseur monophasé avec Chargeur de batterie
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 12
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Imax
D
Uc Ve E
Vmax
(rad)
02
π
2
3 π
Ve
Ve(t)
Vmax
E
(rad)
02
π
2
3 π
Ve
Ve(t)
Vmax
E
La durée de conductionLa durée de conduction
(rad)
02
π
2
3 π
E
ELa durée de conduction
variée suivant la valeur de ELa durée de conduction
variée suivant la valeur de E
iC(t)
UC(t)
1 : angle d’ouverture.
Avec :
2 : angle d’extinction (fermeture).
=( 2- 1 ) durée d’utilisationic (Ve-E)/R 00
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 13
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EωtsinV 1max max
1V
Esin
1t Arc
dE.d.sin2
1dtU
T
1U
1
1
2
1
max
0
ccmoy VtT
11max
cmoy
cmoy 2Eθcosθ2VR2
1
R
EUI
π
max
1V
EsinArc
La tension moyenne de Uc :
Le courant moyen ic(t) :
12 t2
Tt
12
11maxcmoy 2Ecos2V2
1U
Débit sur un électromoteur (Chargeur de batterie) :
(rad)
02
π
2
3 π
Ve
Ve(t)
Vmax
E
Vmax
EUC(t)
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 14
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Uc
ic
Ve(t)
Source
iR
D
ChargeC.S
VD
L
Montage d’un redresseur monophasé alimentant une charge inductive
En électrotechnique et dans l’industrie, les charges sont souvent combinées: inductive etrésistive. Le schéma permettant la nouvelle étude est ci-dessous:
Débit sur une charge inductive (R-L)
Étude du fonctionnement
La charge est de type inductif (une résistance plus une bobine), Il apparait un déphasage entrela tension Ve et le courant i suite à l’introduction de l’inductance L . A cet effet:- Le courant i et la tension Ve ne sont plus colinéaire,- Le courant i s’annule après la tension Ve c.a.d après (T/2).
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 15
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Uc
ic
Ve(t)
i
R
D
VD
L
Débit sur une charge inductive (R-L)
Étude du fonctionnement
Suivant la définition de la diode, quelle est passante lorsquela tension entre ses bornes est positive et elle se bloquelorsque le courant qui la traverse s’annule.
Ainsi, la diode D conduit à partir de =0 (t=0 )et ne se bloque pas en =(t=T/2) comme pourune charge purement résistive. La tension devient négative aux bornes de la charge tant que lecourant ne s'annule pas.
Pour cela, on est obligé d'étudier la nature du courant ic.
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 16
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Uc
ic
Ve(t)
i
R
D
VD
L tsinVtRidt
tdiL maxc
c ω
La diode D conduit dés que la tension Ve est positive.
Pour le courant ic(t), on assiste à un régime transitoirerégit par l’équation différentielle suivante:
La résolution de l’équation différentielle est: ic(t)=icH(t)+icp(t):
icH(t) est le courant homogène icP(t) est le courant particulier
0Ridt
L cHcHdi
Le courant homogène:
R
Lτ Constante du temps électrique
e τ
t
cH K.(t)i
Avec:
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 17
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Le courant particulier
VeR.II.j.L cpcp
R
L ω
L ωRZ
Z
Ve.I
:Avecj.L ωR
VeI
tg1
22
cp
cp
ecpcp
VRidt
Ldi
En régime permanent:
Vej.LR.Icp
Le courant générale est:
)tsin(V
(t)imax
cp Z
Ainsi:
)tsin(Z
VK.(t)i(t)i(t)i
maxτ
t
cpcHc e
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 18
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On remarque la superposition du régime transitoire (terme exponentiel) et du régimepermanent faisant apparaître le déphasage du courant sur la tension. Le courant ne s’annulepas pour =, mais un peu au-delà en 0(0=+). La diode est alors en conduction forcée sibien que la tension Uc devient négative jusqu’à l’annulation de ic.
Condition initiale
à: 0(o)i0t c )sin(Z
VK
max0)sin(
Z
VK
max
l’expression générale iC(t) est:
).sin(-)tsin(
Z
V(t)i e τ
tmax
c
La diode se bloque avec un retard 0(t0)compris entre T/2 et T car la bobine L impose lacontinuité du courant dans la charge.
Le courant générale est: )tsin(Z
VK.(t)i(t)i(t)i
maxτ
t
cpcHc e
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 19
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(rad)
02
π
2
3 π
Ve
Ve(t)
Vmax
2
π
2
3π0
(rad)
Vmax
Imax
V(O)
UC(t)
iC(t)
D
Uc Ve 0
Chronogrammes des tensions et du courant pour une charge R-L.
Etat des diodes
Tension aux bornes de la charge
Uc
ic
Ve(t)
i
R
D
VD
L
Uc
ic
Ve(t)
i
R
D
VD
L
= 0 , iC(t)=0, la diode s’arrête de conduire
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 20
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
(rad)
02
π
2
3 π
Ve
Ve(t)
Vmax
2
π
2
3π0
(rad)
Vmax
Imax
V(O)
UC(t)
iC(t)
D
Uc Ve 0
Etat des diodes
Tension aux bornes de la charge
VD Ve0 Tension aux bornes de la diode
-Vmax
VD(t)
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 21
2
π
2
3 π0
(rad)
(rad)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
V(O)
Vmax
Imax
UC(t)
iC(t)
Ve(t)<0 la diode esttoujours passante tant
que le courant ic n’estpas redevenu nulUc=Ve<0, Vd=0
Ve(t)<0 la diode esttoujours passante tant
que le courant ic n’estpas redevenu nulUc=Ve<0, Vd=0
Ve(t)>0 la diodeest passanteUc=Ve, Vd=0
Ve(t)>0 la diodeest passanteUc=Ve, Vd=0
A o ic =0V e(t)<0 la diode se
bloque
Uc=Ve<0 et Vd=0
A o ic =0V e(t)<0 la diode se
bloque
Uc=Ve<0 et Vd=0
sin.etsinZ
Vti
tL
R
maxC
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 22
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
2
π
2
3 π0
(rad)
(rad)
V(O)
Vmax
Imax
UC(t)
iC(t)
P>0 P<0
Uc(t)>0 et ic(t)>0donc P(t)>0
Uc(t)>0 et ic(t)>0donc P(t)>0
Uc(t)<0 et ic(t)>0donc P(t)<0
Uc(t)<0 et ic(t)>0donc P(t)<0
Onduleur assistéOnduleur assistéRedresseurRedresseur
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 23
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dsinV2
1dttU
T
1U
0
0
max
T
0
ccmoy 0max
cmoy cos12π
VU
dd
00
0
2max2
0
2max
T
0
2c
2ceff
2
2cos1
2π
VsinV
2
1dttU
T
1U
00maxceff
2sin2/1
2
VU
La tension moyenne de Uc :
Le courant moyen ic(t) :
La tension efficace de Uc :
dt
diLR.iU
CCC moy
CCmoyCmoy )
dt
diL(R.iU
0
CmoyCmoy R.iU
0max
cmoy cos1R2
VI
πDr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 24
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
2
π
2
3π0
(rad)
V(O)
Vmax
Imax
UC(t)
iC(t)
D
Uc VeVe 0
0max
cmoy cos12π
VU
La tension moyenne de Uc :
On constate que cette surface qui estnégative va diminuer la valeur moyenne de Uc
On constate que cette surface qui estnégative va diminuer la valeur moyenne de Uc
les performances du montage précédent sont médiocres, la tension redressée Uc étant enpartie négative, sa valeur moyenne est diminuée par rapport au cas d'une charge résistive.Pour corriger le problème intervenant avec une charge de type inductif, on ajoute une diodede roue libre en parallèle de la charge. Les deux diodes sont alors placées en cathodescommunes comme le montre le schéma suivant :
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 25
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Débit sur une charge inductive avec diode roue libre
Montage d’un redresseur monophasé avec diode roue libre
Uc
ic
Ve(t)
Source
i
R
D
ChargeC.S
VD
L
On constate que les cathodes des deux diodes D et Dr sont reliées au même point (K).
(rad) 0
2
π
2
3 π
VeVe(t)
Vmax
K
Ainsi, dans ce type de montage (à cathodes communes). On dit qu’une diodeest passante lorsque la tension entre ses bornes est plus positive que lesautres.
Dr
iDr
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 26
•Représentation des signaux d’entrée
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Durant l’alternance positive de la tension Ve, la diode D estpassante et la diode Dr est bloquée.Le comportement du montage est connu.
Dés que Ve s’annule, la diode D se bloque car la diode Dr prendle relais de la conduction du courant ic dans la charge.
Etude du fonctionnement
Dr conduisant, la tension à ses bornes Uc est nulle. L’énergieemmagasinée dans l’inductance L est dissipée dans la résistance R etle courant ic décroît et s’annule en θ0.
Uc
ic1
Ve(t)
i
R
D
VD
L
Uc
ic2
R
L
Dr
iDr
L’annulation du courant caractérise un fonctionnement en conduction discontinue.Si l’énergie est suffisante, le courant ne s’annule pas, c’est la conduction continue.
Diode de roue libre :
Elle est installée en parallèle inverse sur la charge, de nature inductive. Elle a double rôle :•D’imposer un signe constant à la tension. Quand la diode est bloquée, la charge est alimentéepar la source; quand la diode est passante; le courant dans la charge se boucle par la diode.La charge est auto-alimentée aux dépens de son énergie électromagnétique ;•D’assurer la continuité du passage du courant dans la charge.
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 27
•Représentation des signaux d’entrée
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
tsinV
dt
tdiLtRi max
CC
t
L
R
max0
maxC esin
Z
Visin
Z
Vti
t
2
Tt )
2
T(
L
R
max0
)2
T(
L
R
maxC sin
Z
Visin
Z
V
2
Ti
ee
A l’instant
on a :
Tt2
T
0tRidt
tdiL C
C
D bloquée et Dr passante: Uc(t)=0 et VD(t)=Ve(t).
2
Tt
L
R
CC e2
Titi
2
T
L
R
max0
2
T
L
R
max2
T
L
R
C0 esinZ
Viesin
Z
Ve
2
Tii
T
L
R
TL
R
2
T
L
R
max0
e1
eesin
Z
Vi
TL
R
2
T
L
R
maxC
e1
e1s
Z
V
2
Ti
in
Débit sur une charge inductive avec diode roue libre
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 28
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Chronogrammes des tensions et du courant pour une charge RL avec diode roue libre.
(rad)
02
π
2
3 π
Ve
Ve(t)
Vmax
2
π
2
3π0
(rad)
Vmax
Imax
UC(t)
iC(t)
D1
Uc 0Ve 0
Dr
Uc
ic
Ve(t)
i
R
D
VD
L
Uc
ic
R
L
Dr
iDr
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 29
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
2
π
2
3 π0
(rad)
Vmax
Imax
UC(t)
iC(t)
Ve(t)<0 la diode Dr rentre enconduction et la diode D se
bloque
Uc=0 et Vd=-Ve
Ve(t)<0 la diode Dr rentre enconduction et la diode D se
bloque
Uc=0 et Vd=-Ve
Ve(t)>0 la diodeD est passanteUc=Ve, Vd=0
Ve(t)>0 la diodeD est passanteUc=Ve, Vd=0
A o ic =0 la dioderoue libre Dr s’arrête de
conduire (se bloque)
Uc=0 et Vd=-Ve
A o ic =0 la dioderoue libre Dr s’arrête de
conduire (se bloque)
Uc=0 et Vd=-Ve
Phase de roue libre: La durée dedissipation de toute l’énergie
stockée dans l’inductance
Phase de roue libre: La durée dedissipation de toute l’énergie
stockée dans l’inductance
sin.esinZ
Vti
tL
R
maxC t
iDr(t)iD(t)
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 30
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
2
π
2
3 π0
(rad)
Vmax
Imax
UC(t)
iC(t)
P>0 P=0
Uc(t)>0 et ic(t)>0donc P(t)>0
Uc(t)>0 et ic(t)>0donc P(t)>0
Uc(t)=0 et ic(t)>0donc P(t)=0
Uc(t)=0 et ic(t)>0donc P(t)=0
Phase de roue librePhase de roue libreRedresseurRedresseur
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 31
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Montage d’un redresseur monophasé à point milieu
Ve1
Ve2
Ucic
R
Tr
V1
i1
VD1
D1
ie1
D2
VD2
ie2
Le montage redresseur à diodes est constitué de deux diodes connectées en sortie d'untransformateur à point milieu:
2- Commutation parallèle simple - P2 à diodes
A partir du réseau monophasé V1 , on obtient par l'intermédiaire du transformateur à point milieudeux tensions sinusoïdales Ve1 et Ve2 de même amplitude et déphasées entre elles de :
Ve1(t) = Vmax sin t
Ve2(t) = Vmax sin (t + )
Ve2(t) = - Ve2 (t)
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 32
2
π
(rad)
02
3 π
(rad)
02
π
2
3 π
Ve(t)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Ucic
D2
Ve2
R
VD2
Tr
V1
i1
+ ie2
Ucic
VD1
Ve1
R
D1
+i1
V1
Trie1
Ve1VmaxVe2
Vmax
iC(t)
UC(t)
D1
Uc Ve1 Ve2
iC Ve2/RVe1/R
Etat des diodes
Tension aux bornes de la charge
Courant traversant la charge
D2
Imax
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 33
0
2
π
2
3π
(rad)
Université des Sciences et de Technologie Houari BoumedieneVe(t)
(rad)
02
π
2
3 π
Ve1VmaxVe2
VD1(t)
VD1 2Ve0
(rad)
02
π
2
3 π
Ve1
Ve(t)
VmaxVe2
D1
Uc Ve1 Ve2
iC Ve2/RVe1/R
Etat des diodes
Tension aux bornes de la charge
Courant traversant la charge
D2
(rad)
02
π
2
3 π
Vmax
iC(t)
UC(t)
Imax
-2Vmax
Tension aux bornes de la diode
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 34
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
π
2VU max
cmoy
La tension moyenne de Uc :
Le courant moyen et efficace de ic(t) :
La tension efficace de Uc :
CmoyCmoy R.iU
π
2Vcos
π
V.dsin.V
π
1(t)dtU
T
1U maxπ
0max
0
max
T
CmoyU
c
dd
0
2max2
0
2max
T
0
2c
2ceff
2
2cos1
π
VsinV
1dttU
T
1U
2
VU max
ceff
π.R
2VI max
cmoy
R
V
2
1I max
ceff CeffCeff R.iU
La tension maximale à supporter par la diode en inverse est: VDmax=-2Vmax
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 35
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
L
Ucic
D2
VD1
Ve1
Ve2
R
D1
Tr
V1
i1
ie1
ie2
Débit sur une charge inductive (R-L)
Montage d’un redresseur monophasé alimentant une charge inductive
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 36
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
D’après cette figure, on constate que le courant iC(t) oscille entre deux valeursIcmin et Icmax et l’écart iC(t) on le nomme ondulation du courant.
Le rôle du redresseur est d’avoir un courant redressé iCmoy constant . Par contred’après cette figure, on constate que le courant iC(t) est variable et dépendfortement de la constante du temps électrique (=R/L).
Afin de réduire les ondulations c.a. d iC(t) tend vers zéro, il faut augmenter lavaleur de l’inductance L. On obtient ainsi, un courant parfaitement lisse etconstant.
iC(t)Imax
Imin
iC(t)
T
2
π
2
3π0
π 2π
iC(t)
(rad)
iCmoy
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 37
(rad)
02
π
2
3 π
0
2
π
2
3π
(rad)
Ve(t)
(rad)
02
π
2
3 π
Ve1VmaxVe2
VD1(t)
VD1 2Ve0
-2Vmax
(rad)
02
π
2
3 π
Ve1
Ve(t)
VmaxVe2
D1
Uc Ve1 Ve2
iC IcmoyIcmoy
Etat des diodes
Tension aux bornes de la charge
Courant traversant la charge
D2
VmaxiC(t)
UC(t)
Icmoy
Icmoy
ID1 0Icmoy
iD1(t)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 38
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
π
2VU max
cmoy
La tension moyenne de Uc :
Le courant moyen et efficace de ic(t) :
La tension efficace de Uc :
CmoyCmoy R.iU
π
2Vcos
π
V.dsin.V
π
1(t)dtU
T
1U maxπ
0max
0
max
T
CmoyU
c
dd
0
2max2
0
2max
T
0
2c
2ceff
2
2cos1
π
VsinV
1dttU
T
1U
2
VU max
ceff
π.R
2VI max
cmoy
La tension maximale à supporter par la diode en inverse est: VDmax=-2Vmax
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 39
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Le pont de Graëtz est constitué de quatre diodes montées en parallèle deux par deux.
Montage d’un redresseur monophasé alimentant une charge résistive
Commutation parallèle double - PD2 à diodes
K
A
D1 D2
D4 D3
TrVD1
V1
i1
Uc
ic
Ve(t)
Source
iR
Charge
C.S
Ainsi, dans ce type de montage:A cathodes communes, on dit qu’une diode est passante lorsque la tension entre ses bornesest plus positive que les autres.A anodes communes, on dit qu’une diode est passante lorsque la tension entre ses bornesest plus négative que les autres.
Les diodes D1 et D2 sont à cathodes communes (sont reliées au même point K).
et les diodes D3 et D4 sont à anodes communes (sont reliées au même point A).
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 40
0
2
π
2
3π
(rad)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
(rad)
2
π
2
3 π
Ve
Ve(t)
Vmax
0
D1 , D3
Uc Ve -Ve
ic -Ve/R
D2 , D4
VmaxUC(t)
iC(t)Imax
Etat des diodes
Tension aux bornes de la charge
Courant traversant la charge
D2
D4
TriD2V1
i1
Uc
ic
Ve(t)
iRiD4
+
D1
D3
TrVD1
V1
i1
Uc
ic
Ve(t)
iR
iD1
iD3
+
Ve/R
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 41
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
(rad)
2
π
2
3 π
Ve
Ve(t)
Vmax
0
VD1 Ve0
Uc Ve -Ve
D1 , D3
D2 , D4
Tension aux bornes de la diode
0
2
π2
3π
(rad)
VD1(t)-Vmax
(rad)
2
π
2
3 π
Ve
Ve(t)
Vmax
0
D1 , D3
Uc Ve -Ve
ic -Ve/R
D2 , D4
0
2
π
2
3π
(rad)
Vmax UC(t)iC(t)Imax
Ve/R
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 42
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
π
2VU max
cmoy
La tension moyenne de Uc :
Le courant moyen et efficace de ic(t) :
La tension efficace de Uc :
CmoyCmoy R.iU
π
2Vcos
π
V.dsin.V
π
1(t)dtU
T
1U maxπ
0max
0
max
T
Ccmoyc U
dd
0
2max2
0
2max
T
0
2c
2ceff
2
2cos1
π
VsinV
1dttU
T
1U
2
VU max
ceff
π.R
2VI max
cmoy
R
V
2
1I max
ceff CeffCeff R.iU
La tension maximale à supporter par la diode en inverse est: VDmax=-Vmax
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 43
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit sur une charge inductive (R-L)
Montage d’un redresseur monophasé alimentant une charge inductive
Uc
Charge
ic
L
RD1 D2
D4 D3
TrVD1
V1
i1
Ve(t)
Source
i
C.S
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 44
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
0
2
π
2
3π
(rad)
(rad)
2
π
2
3 π
Ve
Ve(t)
Vmax
0
D1 , D3
Uc Ve -Ve
ic Icmoy
D2 , D4
VmaxUC(t)
iC(t)Imax
Etat des diodes
Tension aux bornes de la charge
Courant traversant la chargeIcmoy
VD1 Ve0
Uc Ve -Ve
D1 , D3
D2 , D4
Tension aux bornes de la diode
0
2
π2
3π
(rad)
VD1(t)-Vmax
Uc
ic
L
RD1
D3
VD1
Ve(t)
i
C.S Uc
ic
L
RD1 D2
D4 D3
Ve(t)
i
C.S
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 45
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
π
2VU max
cmoy
La tension moyenne de Uc :
Le courant moyen et efficace de ic(t) :
La tension efficace de Uc :
CmoyCmoy R.iU
π
2Vcos
π
V.dsin.V
π
1(t)dtU
T
1U maxπ
0max
0
max
T
Ccmoyc U
dd
0
2max2
0
2max
T
0
2c
2ceff
2
2cos1
π
VsinV
1dttU
T
1U
2
VU max
ceff
π.R
2VI max
cmoy
La tension maximale à supporter par la diode en inverse est: VDmax=-Vmax
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 46
USTHB, Faculté d’Electronique et Informatique
Bab-Ezzouar, Alger, ALGERIE
http://www.usthb.dz
REDRESSEMENT COMMANDÉ MONOPHASÉS
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 3
Commutation simple alternance à thyristor
Commutation parallèle double - PD2 Mixte
PLAN DE TRAVAILPLAN DE TRAVAIL
Conclusion
Commutation parallèle simple - P2 à thyristors
1
4
2
5
Commutation parallèle double - PD2 à thyristors3
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 4
Les redresseurs à thyristors, ou redresseurs contrôlés, permettent de fairevarier le rapport entre la ou les tensions alternatives d'entrée et la tensioncontinue de sortie. De plus, ils sont réversibles, c'est-à dire que la puissancene peut aller que du côté alternatif vers le côté continu.
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Les montages redresseurs sont des convertisseurs de l'électronique depuissance qui assurent directement la conversion alternatif-continu.Alimentés par une source de tension alternative monophasée, ils permettentd'alimenter en courant continu le récepteur branché à leur sortie.
On utilise un redresseur chaque fois que l’on a besoin de continu alors quel'énergie électrique est disponible en alternatif. Les redresseurs ont un trèsvaste domaine d'applications.
Un montage redresseur comporte :Une source monophasée.Des composants redresseurs (Thyristor).
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 5
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
• Un montage redresseur permet d’obtenir une tension continue à partir d’une tension
alternative sinusoïdale quelque soit la charge
Redressement monophasécommandé
Ve Vs
Commande
Th
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 6
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 7
).sin(2.V(t)V effe ω.t
Une tension alternative sinusoïdale est définie par l'équation :
Veff : tension efficace (V) ω = 2.π.f = 314 rd/sω : la pulsation (rd/s)
Rappels
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Ve(t)
Source
i
Uc
ic
R
Charge
Montage d’un redresseur commandémonophasé alimentant une charge résistive.
On envisage une structure comportant unesource sinusoïdale et un thyristor pour atteindreune charge résistive. On distingue alors les troisblocs précédemment définis: une source, uncommutateur et la charge.
Débit sur une charge résistive R
C.S
VTh
Th
iG
Commutation simple alternance à thyristor
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 8
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Étude du fonctionnement
Th
Uc
ic
Ve(t)
i
R
VTh
(rad)
2
3π2
π
Vmax
VTh(t)
iC(t)Imax
-Vmax
Dés que la tension d’entrée Ve est positive et un amorçagede thyristor en agissant sur sa gâchette (iG≠0) à l’instant , ce dernier devient passant jusqu'à ce que le courant qui letraverse s'annule. Or ic(t) s'annule pour t=T/2.
(rad)
02
π
2
3 π
Va
Va()
Vmax a
b
(rad)
02
π
2
3 π
Vb
Vb()
Vmax
À partir de l’instant (π), le thyristor est bloqué. Parconséquent, la tension aux bornes de la charge résistive estnulle:
UC(t)
Comme la charge est résistive, le courant et la tensionsont en phase.
ic Ve/R 00
Th
Uc Ve 0
VTh Ve0
0
Ve
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 9
(rad)
(rad)
0
2
π
2
3 π
Ve
Ve()
Vmax
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
(rad)
2
3π2
π
VmaxUC(t)
2,,0Pour0
α,Pour sinVeVUc(t)
max
20si0
siR
sinV
timax
c
La tension Uc(t) :
Le courant ic(t) :
La tension VTh(t) :(rad)
2
3π2
π
V(α)
VTh(t)-Vmax
(rad)
2
3π2
π
iC(t)Imax
,2,0PoureV
α,Pour0(t)VTh
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 10
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
d θsin θV2 π
1dttU
T
1U
π
max
T
ccmoy
cos12 π
VU max
cmoy
dθ2
2cos1
2
VdθsinV
2
1dttU
T
1U
2max2
π2
max
T
0
2c
2ceff
La tension moyenne de Uc :
La tension efficace de Uc :
La tension maximale à supporter par le thyristor en inverse est: VThmax=-Vmax
(rad)
2
3π2
π
Vmax
VTh(t)
iC(t)Imax
-Vmax
UC(t)
0Uc(t),2,0Pour
sinVeVUc(t)α,Pour max
La valeur moyenne de la tension de sortie Uc peut être ajustée en fonction de la valeur de l’anglede retard à l’amorçage .
2
2sin22
2
VU max
ceff
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 11
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Le courant moyen ic(t) :
)dθsin(IT
1(t)dti
T
1(t)i max
T
CCmoyC I
La présence de thyristor impose que le courant ait un signe constant.
La valeur moyenne de ce courant est imposée par les paramètres de la source et de la chargerésistive.
(rad)
2
3π2
π
Vmax
VTh(t)
iC(t)Imax
-Vmax
UC(t)
cos1.R2
VI max
cmoy π
R
UI cmoy
cmoy
2
2sin22
2R
V
R
Ui maxceff
ceff
Le courant efficace ic(t) :
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 12
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit sur un électromoteur (Chargeur de batterie) :
Ve(t)
Source
E
Uc
ic
R
Charge
Montage d’un redresseur monophasé avec Chargeur de batterie
i
C.S
VTh
Th
iG
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 13
(rad)
02
π
2
3 π
Ve
Ve()
Vmax
La durée de conduction variéesuivant la valeur de E
Et suivant l’angle d’amorçage α
La durée de conduction variéesuivant la valeur de E
Et suivant l’angle d’amorçage α
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
(rad)
02
π
2
3 π
Ve
Ve()
Vmax
E
E
La durée de conductionLa durée de conduction
(rad)
02
π
2
3 πα
(rad)
α: angle d’ouverture.
Avec :
2 : angle d’extinction (fermeture).
=( 2 - α) durée d’utilisation
(rad)
(rad)
(rad)
Imax
Vmax
E
iC(t)
UC(t)VeE E
Th
Uc Ve EE
ic (Ve-E)/R 00
α < 1
α = 1
α > 1
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 14
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EsinV 1max tmax
1V
Esin
1t Arc
max
1V
EsinArc
Le courant moyen ic(t) :
12 t2
Tt
12
Débit sur un électromoteur (Chargeur de batterie) :
dθEdθsinV2
1dttU
T
1U
2
max
T
0
ccmoy
2
2
22max
cmoy 22π
E)cos(cos
2π
VU
22maxcmoy
cmoyR2
E)cos(cos
R2
V
R
EUi
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 15
La tension moyenne de Uc :
(rad)
02
π
2
3 π
Ve()
Vmax
E
(rad)
VeE E
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
La tension efficace de Uc :
Débit sur un électromoteur (Chargeur de batterie) :
dθEdθsinV2
1dttU
T
1U
2222
max
T
0
2c
2ceff
2
2
2
2
2
2max
2
2max2
ceff 22
E2sin2sin
8
V
4
VU
1maxsinθVE
1
222
2maxceff sin
22sin2sin
4
1
22
VU
Comme
(rad)
02
π
2
3 π
Ve
Ve()
Vmax
E
(rad)
VeE E
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 16
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Le courant efficace ic(t) :
EsinV 1max tmax
1V
Esin
1t Arc
max
1V
EsinArc
12 t2
Tt
12
Débit sur un électromoteur (Chargeur de batterie) :
dθR
Esin θV
2
1dtti
T
1i
2 2
max
T
0
2c
2ceff
2
22max2
2max
2
2max
2
2ceff EcoscosE2V2sin2sin
4
V
2
V
R2
1i
1
222122
maxceff sincoscossin
22sin2sin
4
1
2
1
R2
Vi
1maxsinθVE Comme
(rad)
02
π
2
3 π
Ve
Ve()
Vmax
E
(rad)
EImax
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 17
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Ve(t)
Source
i
L
Montage d’un redresseur monophaséalimentant une charge inductive
En électrotechnique et dans l’industrie, les charges sont souvent combinées: inductive etrésistive. Le schéma permettant la nouvelle étude est ci-dessous:
Uc
icR
Charge
Débit sur une charge inductive (R-L)
Étude du fonctionnement
La charge est de type inductif (une résistance plus une bobine), Il apparait un déphasage entrela tension Ve et le courant i suite à l’introduction de l’inductance L . A cet effet:- Le courant i et la tension Ve ne sont plus colinéaire,- Le courant i s’annule après la tension Ve c.a.d après (T/2).
C.S
VTh
Th
iG
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 18
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit sur une charge inductive (R-L)
Suivant la définition de thyristor, il est passant lorsque latension entre ses bornes est positive plus un amorçage auniveau de sa gâchette et il se bloque lorsque le courant quile traverse s’annule.
Ainsi, le thyristor Th conduit à partir de = α (t=t0) et ne se bloque pas en =(t=T/2) commeavec une charge purement résistive. De ce fait, le thyristor est toujours passant et la tensiondevient négative aux bornes de la charge tant que le courant ne s'annule pas.
Pour cela, on est obligé d'étudier la nature du courant ic.
Uc
ic
Ve(t)
i
R
L
VTh
Th
iGÉtude du fonctionnement
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 19
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Uc
ic
Ve(t)
i
R
Th
VTh
L tsinVtRi
dt
tdiL maxc
c ω
Le thyristor Th conduit dés que la tension Ve est positiveet un amorçage au niveau de sa gâchette (iG≠0).
Pour le courant ic(t), on assiste à un régime transitoirerégit par l’équation différentielle suivante:
La résolution de l’équation différentielle est: ic(t)=icH(t)+icp(t):
icH(t) est le courant homogène icP(t) est le courant particulier
0Ridt
L cHcHdi
Le courant homogène:
R
Lτ Constante du temps électrique
e τ
t
cH K.(t)i
Avec:
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 20
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Le courant particulier
VeR.II.j.L cpcp
R
L ω
L ωRZ
Z
Ve.I
:Avecj.L ωR
VeI
tg1
22
cp
cp
ecpcp
VRidt
Ldi
En régime permanent:
Vej.LR.Icp
Le courant générale est:
)tsin(V
(t)imax
cp Z
Ainsi:
)tsin(Z
VK.(t)i(t)i(t)i
maxτ
t
cpcHc e
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 21
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
On remarque la superposition du régime transitoire (terme exponentiel) et du régimepermanent faisant apparaître le déphasage du courant sur la tension. Le courant ne s’annulepas pour =, mais un peu au-delà en 0(0=+). Le thyristor est alors en conduction forcée sibien que la tension Uc devient négative jusqu’à l’annulation de ic.
Condition initiale
à: 0)(ic
l’expression générale iC(t) est:
e L
)(max
c ).sin(-)tsin(Z
V(t)i
tR
Le thyristor se bloque avec un retard 0(t0)compris entre T/2 et T car la bobine L impose lacontinuité du courant dans la charge.
Le courant générale est: )tsin(Z
VK.(t)i(t)i(t)i
maxτ
t
cpcHc e
0)sin(Z
VK.
maxτ.e
e Lmax
).sin(Z
VK
R
D’où :
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 22
2
π
2
3π0
(rad)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
(rad)
02
π
2
3 π
Ve
Ve()
Vmax
Th
Uc Ve 0
Chronogrammes des tensions et du courant pour une charge R-L.
Etat des thyristors
Tension aux bornes de la charge
Uc
ic
Ve(t)
i
R
Th
Vth
L
Uc
ic
Ve(t)
i
R
Th
Vth
L
Vmax
Imax
V(O)
UC(t)iC(t)
(rad)
α
0
à = 0 , iC(t)=0, le thyristor s’arrête de conduire
Supposons
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 23
2
π
2
3 π0
(rad)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
VTh Ve0
(rad)
02
π
2
3 π
Ve
Ve()
Vmax
V(O)
-Vmax
VTh(t)
Th
Uc Ve 0
Etat des thyristors
Tension aux bornes de la charge
Tension aux bornes de thyristor
(rad)
Ve
UC(t)Vmax
0
V(α)
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 24
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
2
π
2
3π0
V(O)
(rad)
Vmax
Imax
UC(t)
(rad)
Ve(t)<0 le thyristor Th est
toujours passant , ic ≠0 Uc= Veet Vth=0
Ve(t)<0 le thyristor Th est
toujours passant , ic ≠0 Uc= Veet Vth=0
Ve(t)>0 le thyristor Th estpassant Uc=Ve, Vth=0
Ve(t)>0 le thyristor Th estpassant Uc=Ve, Vth=0
A o ic =0 le thyristor Ths’arrête de conduire (se
bloque) Uc=0 et Vth=-Ve
A o ic =0 le thyristor Ths’arrête de conduire (se
bloque) Uc=0 et Vth=-Ve
iTh(t)
α
iC(t)
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 25
e L
)(max
c ).sin(-)tsin(Z
V(t)i
tR
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
(rad)
Imax
2
π
2
3π0
V(O)
Vmax
UC(t)
(rad)
iTh(t)
α
iC(t)
P>0 P<0
Uc(t)>0 et ic(t)>0donc P(t)>0
Uc(t)>0 et ic(t)>0donc P(t)>0
Uc(t)<0 et ic(t)>0donc P(t)<0
Uc(t)<0 et ic(t)>0donc P(t)<0
Onduleur assistéOnduleur assistéRedresseurRedresseur
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 26
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
La tension moyenne de Uc :
Le courant moyen ic(t) :
La tension efficace de Uc :
dt
diLR.iU
CCC moy
CCmoyCmoy )
dt
diL(R.iU
0
CmoyCmoy R.iU
dsinV2π
1dttU
T
1U
0
α
max
T
0
ccmoy
coscos2π
VU max
cmoy
coscosR2
VI max
cmoy π
d
2
2cos1
2π
VdsinV
2π
1dttU
T
1U
2max22
max
T
0
2c
2ceff
2sin2sin
2
1
2
VU max
ceff
Dr.F.BOUCHAFAADr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 27
2
π
2
3π0
(rad)
Th
Uc VeVe 0
Vmax
Imax
V(O)
UC(t)
iC(t)
(rad)
0
α
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
La tension moyenne de Uc :
les performances du montage précédent sont médiocres, la tension redressée Uc étant enpartie négative, sa valeur moyenne est diminuée par rapport au cas d'une charge résistive.Pour corriger le problème intervenant avec une charge de type inductif, on ajoute une diodede roue libre en parallèle de la charge. Les deux semi conducteurs sont alors placées encathodes communes comme le montre le schéma suivant :
coscos2π
VU max
cmoy
On constate que cette surface qui estnégative va diminuer la valeur moyenne de Uc
On constate que cette surface qui estnégative va diminuer la valeur moyenne de Uc
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 28
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit sur une charge inductive avec diode roue libre
Uc
Montage d’un redresseur monophasé avec diode roue libre
Charge
ic
R
L
On constate que les cathodes de thyristor Th et la diode roue libre Dr sont reliées aumême point (K).
(rad)
02
π
2
3 π
Ve
Ve()
Vmax
K
C.S
VTh
Th
iG
(rad)
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 29
Ve(t)
Source
i
Dr
iDr
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Durant l’alternance positive de la tension Ve, le thyristor Th estpassant et la diode Dr est bloquée.Le comportement du montage est connu.
Dés que Ve s’annule, le thyristor Th se bloque car la diode Drprend le relais de la conduction du courant ic1 dans la charge.
Etude du fonctionnement
Dr conduisant, la tension à ses bornes Uc est nulle. L’énergieemmagasinée dans l’inductance L est dissipée dans la résistance R etle courant ic2 décroît et s’annule en θ0.
Uc
ic2
R
L
Dr
iDr
L’annulation du courant caractérise un fonctionnement en conduction discontinue.Si l’énergie est suffisante, le courant ne s’annule pas, c’est la conduction continue.
Diode de roue libre :
Elle est installée en parallèle inverse sur la charge, de nature inductive. Elle a double rôle :•D’imposer un signe constant à la tension. Quand le thyristor est passant, la charge estalimentée par la source; quand le thyristor est bloqué; le courant dans la charge se boucle par ladiode. La charge est auto-alimentée aux dépens de son énergie électromagnétique.•D’assurer la continuité du passage du courant dans la charge.
Uc
ic1
Ve(t)
i
R
Th
VTh
L
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 30
•Représentation des signaux d’entrée
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
tsinV
dt
tdiLtRi max
CC
t
L
R
max0
maxC sin
Z
Vitsin
Z
Vti
e
2
Tt )
2
T(
L
R
max0
)2
T(
L
R
maxC sin
Z
Visin
Z
V
2
Ti
ee
A l’instant
on a :
Tt2
T
0tRidt
tdiL C
C
Th bloqué et Dr passante: Uc(t)=0 et Vth(t)=Ve(t).
2
Tt
L
R
CC e2
Titi
2
T
L
R
max0
2
T
L
R
max2
T
L
R
C0 sinZ
Visin
Z
V
2
Tii
eee
T
L
R
TL
R
2
T
L
R
max0
1
sinZ
Vi
e
ee
TL
R
2
T
L
R
maxC
1
1sin
Z
V
2
Ti
e
e
Débit sur une charge inductive avec diode roue libre
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 31
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
(rad)
02
π
2
3 π
Ve
Ve()
Vmax
2
π
2
3π0
(rad)
Vmax
Imax
UC(t)
iC(t)
Th
Uc 0Ve 0
Dr
Uc
ic2
R
L
Dr
iDr
Uc
ic1
Ve(t)
i
R
Th
VTh
L(rad)
α
0
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 32
Chronogrammes des tensions et du courant pour une charge RL avec diode roue libre.
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
2
π
2
3 π0
(rad)
Vmax
Imax
UC(t)
Ve(t)<0 la diode Dr rentre enconduction et le thyristor Th se
bloque Uc=0 et Vth=-Ve
Ve(t)<0 la diode Dr rentre enconduction et le thyristor Th se
bloque Uc=0 et Vth=-Ve
Ve(t)>0 et iG≠0, le thyristor Thest passant Uc=Ve, Vth=0
Ve(t)>0 et iG≠0, le thyristor Thest passant Uc=Ve, Vth=0
A o ic =0 la diode rouelibre Dr s’arrête de conduire (se
bloque) Uc=0 et Vth=-Ve
A o ic =0 la diode rouelibre Dr s’arrête de conduire (se
bloque) Uc=0 et Vth=-Ve
Phase de roue libre: La durée dedissipation de toute l’énergie
stockée dans l’inductance
Phase de roue libre: La durée dedissipation de toute l’énergie
stockée dans l’inductance
iDr(t)iTh(t)
(rad)
α
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 33
iC(t)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
2
π
2
3 π0
(rad)
Vmax
Imax
UC(t)
iC(t)
(rad)
α
P>0 P=0
Uc(t)>0 et ic(t)>0donc P(t)>0
Uc(t)>0 et ic(t)>0donc P(t)>0
Uc(t)=0 et ic(t)>0donc P(t)=0
Uc(t)=0 et ic(t)>0donc P(t)=0
Phase de roue librePhase de roue libre
RedresseurRedresseur
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 34
P=0
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
2
π
2
3π0
(rad)
Vmax
Imax
UC(t)
iC(t)
(rad)
α
cos12 π
VU max
cmoy
dθ2
2cos1
2
VdθsinV
2
1dttU
T
1U
2max2
π2
max
T
0
2c
2ceff
La tension efficace de Uc :
La tension maximale à supporter par le thyristor en inverse est: VThmax=-Vmax
La valeur moyenne de la tension de sortie Uc peut être ajustée en fonction de la valeur de l’anglede retard à l’amorçage .
2
2sin22
2
VU max
ceff
dθsinV2
1dttU
T
1dttU
T
1U max
2
T
t
c
T
0
ccmoy
0
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 35
La tension moyenne de Uc :
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
La valeur moyenne du courant ic(t) est :
La présence de thyristor impose que le courant ait un signe constant.
La valeur moyenne de ce courant est imposée par les paramètres de la source et de la chargerésistive.
cos1.R2
VI max
cmoy π
2
π
2
3π0
(rad)
Vmax
Imax
UC(t)
iC(t)
(rad)
α
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 36
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Montage d’un redresseur monophasé à point milieu
ie1
Uc
Ric
Ve1
Ve2
Tr
V1
i1
ie2
Le montage redresseur à diodes est constitué de deux thyristors connectées en sortie d'untransformateur à point milieu:
Commutation parallèle simple - P2 à thyristors
A partir du réseau monophasé V1 , on obtient par l'intermédiaire du transformateur à point milieudeux tensions sinusoïdales Ve1 et Ve2 de même amplitude et déphasées entre elles de :
Ve1(t) = Vmax sin t
Ve2(t) = Vmax sin (t + )
Ve2(t) = - Ve2 (t)
VTh1
Th1
iG1
VTh2
Th2
iG2
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 37
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Ucic
R
ie2
Ve1
Ve2
Tr
V1
i1
ie1
VTh1
Th1
Th2
G2 K2
iG2
iG1
K1G1
Commande Numérique
RAZVα
Réglage de αP
(rad)
+
iG1, iG2
(rad)
2+
iG1
(rad)
+ 3+
iG2
Commutation parallèle simple - PD2 à thyristors
Synchrone
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 38
(rad)
02
π
2
3 π
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Ucic
VTh1
Ve1
R
Th1
+i1
V1
Trie1
Ucic
Th2Ve2
R
VTh2
Tr
V1
i1
+ ie2Etat des thyristors
Tension aux bornes de la charge
Courant traversant la charge
Uc Ve1 Ve2
iC Ve2/RVe1/R
(rad)
02
π
2
3 π
Ve()Ve1Vmax
Ve2
Vmax
iC(t)
UC(t)
Th1
Th2
Imax
(rad)
(rad)
+
+
00
00
Débit sur une charge résistive R
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 39
0 2
π
2
3π
(rad)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Vth1(t)
VTh1 2Ve10
-2VmaxEtat des thyristors
Tension aux bornes de la charge
Courant traversant la charge
(rad)
0
(rad)
02
π
2
3 π
Ve()
Ve1VmaxVe2
2
π
2
3 π
VmaxiC(t)
UC(t)
Th1
Uc Ve1 Ve2
iC Ve2/RVe1/R
Th2
Imax
(rad)
+
(rad)
+
0
0
0
0
Ve(t)
(rad)
02
π
2
3 π
Ve1VmaxVe2
(rad)
+
Ve1
+
Ve1
V(α)Uc
ic
VTh1
Ve1
R
Th1
ie1
Tension aux bornes de thyristor
UTh1=Ve1-UC
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 40
La tension moyenne de Uc :
Le courant moyen et efficace de ic(t) :
La tension efficace de Uc :
CmoyCmoy R.iU
πmaxmax
T
Cmoyθcos
π
Vθ.dθsin.V
π
1(t)dtU
T
1U U
c
dθ
2
2cos1
π
VdθθsinV
1dttU
T
1U
2max22
max
T
0
2c
2ceff
CeffCeff R.iU
La tension maximale à supporter par le thristor est: VThmax=-2Vmax
cos1π
VU max
cmoy
cosα1πR
V
R
Ui maxcmoy
cmoy
2
2sin22
2
VU max
ceff
2
2sin22
2R
Vi max
ceff
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 41
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
L
Ucic
Ve1
Ve2
R
Tr
V1
i1
ie1
ie2
Débit sur une charge inductive (R-L)
Montage d’un redresseur monophasé alimentant une charge inductive
VTh1
Th1 iG1
VTh2
Th2 iG2
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 42
T
2
π2
3 π0
π 2π
iC(t)
(rad)
iC(t)Imax
Imin
iC(t)iCmoy
D’après cette figure, on constate que le courant iC(t) oscille entre deux valeursIcmin et Icmax et l’écart iC(t) on le nomme ondulation du courant.
Le rôle du redresseur est d’avoir un courant redressé iCmoy constant . Par contred’après cette figure, on constate que le courant iC(t) est variable et dépendfortement de la constante du temps électrique (=R/L).
Afin de réduire les ondulations c.a. d iC(t) tend vers zéro il faut augmenter lavaleur de l’inductance L. On obtient ainsi, un courant parfaitement lisse etconstant.
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 43
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
1- Un seul thyristor qui conduit;2- Un déphasage (φ) entre la tension et le courant
α < φ
α = φ
α > φ
Pour la charge inductive:
-Angle d’amorçage (α)
Deux grandeurs à gérer :
- Le déphasage (φ)
Ainsi:
(rad)
+
iG2
(rad)
+ 3+
iG2
(rad)
2+
iG1
π φ
(rad)
+
iG2
A φ avec φ > π, ic =0A φ avec φ > π, ic =0
φ
φ
φ
Débit discontinu (interrompu φ<α) :
Débit continu (ininterrompu φ=α) :
Pas de débit (φ>α) :
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 44
0
2
π
2
3π
(rad)
(rad)
2
π 02
3 π
Th2
(rad)
02
π
2
3 π
Ve1
Ve()
VmaxVe2
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit discontinu (φ<α) :
VTh1(t)
VTh1 2Ve0
Vmax
iC(t)
UC(t)
Icmoy
-2Vmax
iTh1
iTh1(t)
(rad)
+
Th1
Uc Ve1 Ve2
iC
Etat des thyristors
Tension aux bornes de la charge
Courant traversant la charge
Ve2
Icmoy Icmoy IcmoyIcmoy
(rad)
02
π
2
3 π
Ve1VmaxVe2
Ve()
(rad)
+
Icmoy
V(α)
00
Ve
φφ
++
Ic=0Ic=0Ic=0Ic=0
00
V(φ)Uc
ic
VTh1
Ve1
R
Th1
ie1
UTh=Ve1-UC
φ
Ve
V(π+α)
φ
2V(φ)
2Ve
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 45
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Uc(t)<0 et ic(t)>0donc P(t)<0
Uc(t)<0 et ic(t)>0donc P(t)<0
RedresseurRedresseur
(rad)
2
π 0
2
3 π
Vmax iC(t)
UC(t)Icmoy
+
φφ +
V(φ)
(rad)
P>0P<0 P=0 P=0P<0 P>0
Phase de roue librePhase de roue libre
Onduleur assistéeOnduleur assistée
Uc(t)>0 et ic(t)>0donc P(t)>0
Uc(t)>0 et ic(t)>0donc P(t)>0
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 46
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit discontinu (interrompu φ<α) :
dθθsinV1
dttUT
1U max
T
0
ccmoy
coscosπ
VU max
cmoy
coscosπR
Vi max
cmoy
coscosR2
V
2
ii maxcmoy
Thmoy π
dθ2
θ2cos1
π
VdθθsinV
1dttU
T
1U
2max22
max
T
0
2c
2ceff
2sin2sin
2
1
2
VU max
ceff
Le Courant qui traverse la charge:
Le Courant qui traverse un thyristor:
La tension moyenne de Uc :
La tension efficace de Uc :
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 47
Th2
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
(rad)
02
π
2
3 π
Ve1
Ve()
VmaxVe2
(rad)
2
π 02
3 π
Vmax iC(t)
UC(t)
Icmoy
(rad)
+
+
Th1
Uc Ve1 Ve2
iC
Etat des thyristors
Tension aux bornes de la charge
Courant traversant la charge
Ve2
Icmoy Icmoy Icmoy
Ve()
(rad)
02
π
2
3 π
Ve1VmaxVe2
(rad)
+
Débit continu (φ=α) :
0
2
π
2
3π
(rad)
VTh1(t)
VTh1 2Ve0
-2Vmax
Icmoy
iTh1
iTh1(t)
Icmoy
2V(α)
00
2Ve
φφ
V(φ)
+
Uc
ic
VTh1
Ve1
R
Th1
iTh1
UTh1=Ve1-UC
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 48
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit continu (ininterrompu φ=α) :
dθθsinVπ
1dttU
T
1U max
T
0
ccmoy
cosπ
2VU max
cmoy
cosπR
2V
R
Ui maxcmoy
cmoy
cosπR
V
2
ii maxcmoy
Thmoy
d
2
2cos1
π
VdθθsinV
π
1dttU
T
1U
2max22
max
T
0
2c
2ceff 2
VU max
ceff
La tension efficace de Uc :
Le Courant qui traverse la charge:
Le Courant qui traverse un thyristor:
La tension moyenne de Uc :
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 49
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Le pont de Graëtz est constitué de quatre thyristors montées en parallèle deux par deux.
Montage d’un redresseur monophasé alimentant une charge résistive
Commutation parallèle double - PD2 à thyristors
K
A
Les thyristors Th1 et Th2 sont à cathodes communes (sont reliées au même point K).
Les thyristors Th3 et Th4 sont à anodes communes (sont reliées au même point A).
TrVTh1
V1
i1
Uc
ic
Ve(t)
Source
i
Charge
C.S R
Th2
Th3
Th1
Th4
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 50
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Commutation parallèle double - PD2 à thyristors
Ainsi, dans ce type de montage:A cathodes communes, on dit qu’un thyristor est passant lorsque la tension entre sesbornes est plus positive que les autres.A anodes communes, on dit qu’un thyristor est passant lorsque la tension entre ses bornesest plus négative que les autres.
K
Th1 Th2
Th4 Th3
TrVTh1
V1
i1
Uc
ic
Ve(t)
Source
i
Charge
C.S
A
R
(rad)
2+
iG1 , iG3
(rad)
+
iG1’, iG2’
(rad)
+ 3+
iG2 , iG4
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 51
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Th2
Th4
TriTh2V1
i1
Uc
ic
Ve(t)
i
iTh4
+
R
Th1
Th3
Tr
VTh1
V1
i1
Uc
ic
Ve(t)
i iTh1
iTh3
+R
(rad)
02
π
2
3 π
Ve()
VeVmax
(rad)
02
3 π
Vmax
iC(t)
UC(t)
Imax
(rad)
+
(rad)
+
Etat des thyristors
Tension aux bornes de la charge
Courant traversant la charge
Uc Ve -Ve
iC -Ve/RVe/R
Th1,Th3
Th2,Th4
0
0
0
0
Débit sur une charge résistive R
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 52
VTh1(t)
0
2
π2
3π
(rad)
-Vmax
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
(rad)
0
(rad)
02
π
2
3 π
Ve(t)
VeVmax
(rad)
+
2
π
2
3 π
Vmax
iC(t)
UC(t)
Imax
(rad)
+
Th1,Th3
Th2,Th4
Uc Ve -Ve
iC -Ve/RVe/R
0
0
0
0
+
Tension aux bornes de thyristor
VTh
Uc Ve -Ve
Th1,Th3
Th2,Th4
00
Ve
V(α)
(rad) 0
2
π
2
3 π
Ve(t)VeVmax
(rad)
+
0
V(π+α)
Ve Ve
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 53
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
La tension moyenne de Uc :
Le courant moyen et efficace de ic(t) :
La tension efficace de Uc :
CmoyCmoy R.iU
CeffCeff R.iU
La tension maximale à supporter par le thyristor en inverse est: VThmax=-Vmax
cos1R2
V
2
ii maxcmoy
Thmoy
cos1π
VU max
cmoy
dθsinV1
dttUT
2dttU
T
1U max
2
T
t
c
T
0
ccmoy
0
dθsinV1
dttUT
2dttU
T
1U 22
max
2
T
t
2c
T
0
2c
2ceff
0
2
sin22
2
VU max
ceff
2
2sin22
R2
V
R
Ui maxceffceff
cos1R.
V
R
Ui maxcmoy
cmoy
Le courant qui traverse un thyristor
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement non commandé 54
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit sur une charge inductive (R-L)
Montage d’un redresseur monophasé alimentant une charge inductive
Tr
V1
i1
Ve(t)
iTh1
Th2
Th4 Th3
C.S
K
A
VTh1
Source
Uc
ic
L
R
Charge
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 55
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit sur une charge inductive (R-L)
α < φ
α = φ
α > φ
-Angle d’amorçage (α)
Deux grandeurs à gérer :
- Le déphasage (φ)
+
(rad)
iG2
(rad)+ 3+
iG2
(rad)
2+
iG1
π φ
(rad)
+
iG2
A φ avec φ > π, ic =0A φ avec φ > π, ic =0
φ
φ
φ
Débit discontinu (interrompu φ<α) :
Débit continu (ininterrompu φ=α) :
Pas de débit (φ>α) :
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 56
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit continu (ininterrompu φ=α) :
Th3
Th1
VTh1Tr
V1
i1
Ve(t)
i
Source
K
A
Uc
ic
L
R
Charge
Th2
Th4
Débit sur une charge inductive (R-L)
(rad)
2+
iG1
π φ
α = φ
(rad)
+
iG2
φ
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 57
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
(rad)
2
π 02
3 π
Vmax iC(t)UC(t)
Icmoy
(rad)
02
π
2
3 π
Ve1
Ve()
Vmax
(rad)
+
+
Th1,Th3
Uc Ve
iC Icmoy
Etat des thyristors
Tension aux bornes de la charge
Courant traversant la charge
-Ve-Ve
Icmoy Icmoy
Débit continu (ininterrompu φ=α) :
0
2
π
2
3π
(rad)
VTh1(t)
VTh1 2Ve0
-2Vmax
Icmoy
ITh1
iTh1(t)
Icmoy 0
+
V(α)
0
Ve
Th2,Th4
(rad)
02
π
2
3 π
Ve1
Ve()
Vmax
(rad)
+
φ φ
Th3
Th1
VTh1
VeUc
iTh1
L
R
UTh1=(Ve -UC)/2
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 58
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
La tension moyenne de Uc :
Le courant moyen et efficace de ic(t) :
La tension efficace de Uc :
CmoyCmoy R.iU
2
VU max
ceff
La tension maximale à supporter par le thyristor en inverse est: VDmax=-Vmax
d θsinV1
dttUT
1U max
T
0
ccmoy
cosαπ
2VU max
cmoy
cosR.
2V
R
Ui maxcmoy
cmoy
Le Courant qui traverse un thyristor:
cosR
V
2
ii maxcmoy
Thmoy
dθ
2
2cos1
π
VdθsinV
1dttU
T
1U
2max22
max
T
0
2c
2ceff
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 59
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit sur une charge inductive (R-L)
Th1
VTh1
K
A
Uc
ic
L
R
Charge
Th2
Th4
Débit discontinu (interrompu φ<α) :
Tr
V1
i1
Ve(t)
i
SourceTh3
α > φ
(rad)
+
iG2
φ
(rad)
2+
iG1
π φ
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 60
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
0
2
π
2
3π
(rad)
(rad)
2
π 02
3 π
Th2
(rad)
02
π
2
3 π
Ve1
Ve()
VmaxVe2
Débit discontinu (φ<α) :
VTh1(t)
VTh1 2Ve0
Vmax
iC(t)
UC(t)
Icmoy
-2Vmax
iTh1
iTh1(t)
(rad)
+
Th1
Uc Ve1 Ve2
iC
Etat des thyristors
Tension aux bornes de la charge
Courant traversant la charge
Ve2
Icmoy Icmoy Icmoy
Icmoy
(rad)
02
π
2
3 π
Ve1VmaxVe2
Ve()
(rad)
+
Icmoy
V(α)
00
Ve
φφ +
+
Ic=0Ic=0Ic=0Ic=0
00
V(φ)
φ
Ve
V(π+α)
φ
2V(φ)
2Ve
Th3
Th1
VTh1
VeUc
iTh1
L
R
UTh1=(Ve1-UC)/2
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 61
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit discontinu (interrompu φ<α) :
dθθsinV1
dttUT
1U max
T
0
ccmoy
coscos
π
VU max
cmoy
coscosπR
Vi max
cmoy
coscosR2
V
2
ii maxcmoy
Thmoy π
dθθsinV1
dttUT
1U 22
max
T
0
2c
2ceff
2sin2sin
2
1
2
VU max
ceff
Le Courant qui traverse la charge:
Le Courant qui traverse un thyristor:
La tension moyenne de Uc :
La tension efficace de Uc :
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 62
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Ponts mixtes
Un pont mixte est formé pour moitié avec des thyristors et pour moitié avec des diodes.Comparé au pont classique tout thyristors, il a comme avantage de demeurer commandé tout enétant plus robuste, plus économique, (commande plus simple et un meilleur facteur de puissance).
Il a l’inconvénient de ne pas fonctionner en onduleur.
l y a deux montages des ponts mixtes :Pont mixte asymétrique
Pont mixte symétrique
Th1 Th2
D1 D2
Uc
ic
Ve(t)
i
R
Th1 D1
Th2 D2
Uc
ic
Ve(t)
i
R
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 63
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Th1 Th2
D1 D2
Uc
ic
Ve(t)
i
R
Débit sur une charge résistive R
Les deux thyristors ont leurs cathodes soumises au même potentiel.Le générateur d’impulsions délivre des impulsions décalées d’une demi-période entre elles.
Pont mixte symétrique
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 64
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
(rad)
02
π
2
3 π
Ve()VeVmax
2
π
(rad)
02
3 π
Vmax
iC(t)
UC(t)
Imax
(rad)
(rad)
+
+Etat des thyristors
Tension aux bornes de la charge
Courant traversant la charge
Uc Ve -Ve
iC -Ve/RVe/R
Th1,Th2 Th1D1,D2
00
00
Débit sur une charge résistive R
Th2Tr
iTh2V1
i1
Uc
ic
Ve(t)
i
iTh4
+
R
D1
Th1
Tr
VTh1
V1
i1
Uc
ic
Ve(t)
i iTh1
iTh3
+R
D2
Etat des Diodes
Th2
D2 D1
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 65
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
ddt sinV1
tUT
2dttU
T
1U max
2
T
t
c
T
0
ccmoy
0
cos α1π
VU max
cmoy
cos1R
V
R
Ui maxcmoy
cmoy
cos1R2
V
2
ii maxcmoy
Thmoy
La tension moyenne de Uc :
Le Courant qui traverse la charge:
Le Courant qui traverse un thyristor:
La tension efficace de Uc :
dθsinV1
dttUT
2dttU
T
1U 22
max
2
T
t
2c
T
0
2c
2ceff
0
2
2sin22
2
VU max
ceff
2
2sin22
R2
V
R
Ui maxceffceff
2
2sin22
2R
V
2
ii maxceff
Theff
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 66
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit sur une charge inductive (R-L)
Th1 Th2
Uc
ic
RL
D1 D2
Tr
V1
i1
Ve(t)
i+
(rad)
02
π
2
3 π
Ve()
VeVmax
2
π
(rad)
02
3 π
Vmax
iC(t)UC(t)
Imax
(rad)
(rad)
+
+
Uc Ve -Ve
iC IcmoyIcmoy
Th1,Th2 Th1D1,D2
00
Th2
D2 D1
Etat des thyristors
Tension aux bornes de la charge
Courant traversant la charge
Etat des Diodes
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 67
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit sur une charge inductive (R-L)
ddt sinV1
tUT
2dttU
T
1U max
2
T
t
c
T
0
ccmoy
0
cos α1π
VU max
cmoy
cos1R
V
R
Ui maxcmoy
cmoy
cos1R2
V
2
ii maxcmoy
Thmoy
La tension moyenne de Uc :
Le Courant qui traverse la charge:
Le Courant qui traverse un thyristor:
La tension efficace de Uc :
dθsinV1
dttUT
2dttU
T
1U 22
max
2
T
t
2c
T
0
2c
2ceff
0
2
2sin22
2
VU max
ceff
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 68
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Pont mixte asymétrique
Th1 D1
Th2 D2
Uc
ic
Ve(t)
i
R
Débit sur une charge résistive R
Les deux thyristors ont leurs cathodes soumises à des potentiels différents.
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 69
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
(rad)
02
π
2
3 π
Ve()
VeVmax
2
π
(rad)
02
3 π
Vmax
iC(t)
UC(t)
Imax
(rad)
(rad)
+
+
Etat des thyristors
Tension aux bornes de la charge
Courant traversant la charge
Uc Ve -Ve
iC -Ve/RVe/R
Th1,Th2 Th1D1,D2
00
00
Débit sur une charge résistive R
Etat des Diodes
Th2
D2 D1
Th2
Th1 D1
D2
Ve(t)
i
Uc
ic
R
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 70
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
ddt sinV1
tUT
2dttU
T
1U max
2
T
t
c
T
0
ccmoy
0
cos α1π
VU max
cmoy
cos1R
V
R
Ui maxcmoy
cmoy
cos1R2
V
2
ii maxcmoy
Thmoy
La tension moyenne de Uc :
Le Courant qui traverse la charge:
Le Courant qui traverse un thyristor:
La tension efficace de Uc :
dθsinV1
dttUT
2dttU
T
1U 22
max
2
T
t
2c
T
0
2c
2ceff
0
2
2sin22
2
VU max
ceff
2
2sin22
R2
V
R
Ui maxceffceff
2
2sin22
2R
V
2
ii maxceff
Theff
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 71
Th1 D1
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Uc
ic
RL
Th2 D2
Tr
V1
i1
Ve(t)
i+
Pont mixte asymétrique
(rad)
02
π
2
3 π
Ve()
VeVmax
2
π
(rad)
02
3 π
Vmax
iC(t)
UC(t)
Imax
(rad)
(rad)
+
+
Uc Ve -Ve
iC IcmoyIcmoy
Th1,Th2 Th1D1,D2
00
Th2
D2 D1
Etat des thyristors
Tension aux bornes de la charge
Courant traversant la charge
Etat des Diodes
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 72
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit sur une charge inductive (R-L)
ddt sinV1
tUT
2dttU
T
1U max
2
T
t
c
T
0
ccmoy
0
cos α1π
VU max
cmoy
cos1R
V
R
Ui maxcmoy
cmoy
cos1R2
V
2
ii maxcmoy
Thmoy
La tension moyenne de Uc :
Le Courant qui traverse la charge:
Le Courant qui traverse un thyristor:
La tension efficace de Uc :
dθsinV1
dttUT
2dttU
T
1U 22
max
2
T
t
2c
T
0
2c
2ceff
0
2
2sin22
2
VU max
ceff
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement commandé monophasé 73
USTHB, Faculté d’Electronique et Informatique
Bab-Ezzouar, Alger, ALGERIE
http://www.usthb.dz
REDRESSEMENT TRIPHASÉS
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 3
Commutation triphasé parallèle à thyristors
PLAN DE TRAVAILPLAN DE TRAVAIL
Commutation triphasé Mixte
Commutation triphasé simple alternance à diode
Commutation triphasé parallèle à diodes
Conclusion
1
4
6
2
5
Commutation triphasé simple alternance à thyristors3
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 4
Système triphasé
Equations temporelles
Chronogrammes
Diagramme de Fresnelvaleur efficace
3
4j
3
3
2πj
2
1
V.eV
V.eV
VV
2V
Tt
v1 v2 v3
0
Représentation complexe
V1
V2
V3
ω
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 5
3
2 πωtsin2.VtV
3
2 πωtsin2.VtV
tsin2.VtV
3
2
1 ω
Z
Z
Z
Neutre
Phase 1
Phase 2
Phase 3
Source Charge
V1
V2
V3
U12
U23
U31
1
2
3
N
Tensions V = Tensions simples, entre neutre et phase
U12 V1 V2= -
Tensions U = Tensions composées, entre phases
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Système triphasé
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 6
Exemple : Distribution basse tension : V = 231 V et U = 400 V
ChronogrammesDiagramme de Fresnel
Relation entre les valeurs efficaces : .V3U
V1
V2
V3U12
U23
U31V2
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Système triphasé
u12 u23 u31
0 t
opposé de u12
2V
2U
T
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 7
Couplage étoile Couplage triangle
Zy
1
23
NZy Zy
Zd
Zd
Zd
1
2
3
Zd
Zd
Zd
1
2
3
U12
U23
U31
Zy
Zy
Zy
1
2
3
N
V2
V1
V3
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Système triphasé
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 8
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Nous avons vu que, la plupart du temps, l'énergie électrique était fournie par
le réseau, et donc par l'intermédiaire d'une tension sinusoïdale. Or, dans de
nombreuses applications, l'énergie est utilisée sous forme de signaux
continus. Il est donc nécessaire de disposer d'un système effectuant cette
conversion.
Ce dispositif est appelé redresseur.
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 9
Redressement Triphasénon commandé
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 10
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Le montage triphasé simple voie (P3):
Un redresseur simple alternance triphasé est un redresseur permettant deredresser une source triphasée.
Les tensions d'entrée utilisées pour illustrer ce chapitre constituent un
système triphasé équilibré.
3
2πωtsinVtV
3
2πωtsinVtV
tsinVtV
max3
max2
max1 ω
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 11
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Il existe deux montage de redresseurs simple alternance triphasés basés sur
l'utilisation de diodes :
En fonction du signe de la tension aux bornes de la charge voulu, on peut
utiliser le montage à cathode commune ou à anode commune.
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 12
Le montage à cathode communLe montage à anode commun
A C.S
Uc
Charge
ic
R
D3D1VD1 D2
Source
i
V1
V2
V3
N
R
S
T
K C.S
Uc
Charge
ic
R
Source
D3D1VD1 D2
i
V1
V2
V3
N
R
S
T
0
(rad)
3
π
3
2π
3
4π
3
5π
6
π
6
5π
6
11π
2
π
6
7π
2
3π
V1 V2 V3
Représentation des signaux d’entrée
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
3
2πωtsinVtV
3
2πωtsinVtV
tsinVtV
max3
max2
max1 ω
3π
2
3π
2
3π
2
3π
2
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 13
0(rad)
3
π2
π
3
4π
3
5π
6
π6
5π
6
11π
2
π6
7π
2
3π
V1 V2 V3
Représentation des signaux d’entrée
3π
2
3π
2
3π
2
3π
2
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 14
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 15
Redressement simple alternance
Montage à Cathode commun
Charge resistive
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
(rad)
0
3
π2
π
3
4π3
5π
2
π
6
7π6
11π
V1 V2 V3
Uc[V]
6
π
6
5π
2
3π
6
π
6
5π2π
3
2π
3
2
3π
UC(t)
D1
D2
D3
Uc V1 V2V3 V3
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 16
Uc
ic
RN
D1VD1
V1
iD1R
D2
V2
SiD2
V3
T
iD3
D3
2,2
3
6,0V
2
3,
6
5V
6
5,
6V
U
3
2
1
C
(rad)
0
6
π
3
π
2
π2
π
6
5π6
7π
3
4π
2
3π3
5π
6
11π
Uc[V]
V1 V2 V3
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
IC=ID1+ID2+ID3
Ic[A]
ID1[A]
iC(t)
iD1(t)
Ic ID3 ID1 ID2 ID3
D1D2D3
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 17
Uc
ic
R
N
D1VD1
V1
iD1R
D2
V2
SiD2
V3
T
iD3
D3
effV6
MaxV3
DmaxV
(rad)
0
6
π
3
π
2
π2
π
6
5π
6
7π
3
4π
2
3π3
5π
6
11π
Uc[V],VD1[V]
V1 V2 V3
VD1
D1D2D3
Uc V1 V2V3 V30 V1-V2 V1-V3
maxV3
maxV2
3
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Uc
ic
R
N
D1VD1
V1
iD1R
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 18
VD1=V1-UC
6
5π
6
πMax
6
5π
6
π
Max
T
0
ccmoy cos2π
3Vdθsin θV
2π
3dttU
T
1U
Tension moyenne et efficace de Uc(t) :
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Maxcmoy V2π
33U
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 19
6
5
6
2max2
6
5
6
2max
T
0
2c
2ceff 2sin
2
1
6π
3VdθsinV
2
3dttU
T
1U
maxceff 0.84.VU
max
cmoy
cmoy V.R2
33
R
UI
πCourant qui traverse la charge:
R
V84.0
R
UI maxceff
ceff
d θi2
1dtti
T
1I
6
5
6
c
T
0
D1D1moy
Courant qui traverse une diode
3
II
cmoy
D1moy
3
II ceff
Deff d θi2
1dtti
T
1I
6
5
6
2c
T
0
2D
2Deff
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 20
Redressement simple alternance
Montage à Anode commun
Principe de fonctionnement
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
(rad)
0
6
π
3
π3
2π
6
5π
3
4π
2
3π3
5π
Uc[V]
V1 V2 V3
2
π
6
7π6
11π
D1
D2
D3
Uc V3 V1V2 V2
3π
2
3π
2
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 21
D1VD1
V1
iD1R
Uc
ic
RN
V2
SiD2
D2
2,6
11
2,0V
2
11,
6
7V
6
7,
2V
U
3
2
1
C
D3
V3
T
iD3
Uc[V]
(rad)
0
6
π
3
π
2
π2
π
6
5π
6
7π
3
4π
2
3π3
5π
6
11π
V1 V2 V3
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 22
D1D2D3
Ic ID3 ID1ID2 ID2
ID1[A]
IC=ID1+ID2+ID3
D1VD1
V1
iD1R
Uc
ic
R
NV2
SiD2
D2
ic[A]
D3
V3
T
iD3
IC(t)
ID1(t)
(rad)
0
6
π
3
π
3
2π
6
5π3
4π
2
3π3
5π
Uc[V],VD3[V]
V1 V2 V3
D1D2D3
maxV2
3
maxV3
VD3 0V3 –V2 V3 –V1Uc V3 V1V2 V2
U32
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Uc
ic
R
N
D3
V3
T
iD3
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 23
VD3=V3-UC
2
π
6
7π6
11π
UC(t)
VD1(t)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
6
7π
2
πMax
6
7π
2
π
Max
T
0
ccmoy cos2π
3Vdθsin θV
2π
3dttU
T
1U
Tension moyenne et efficace Uc(t):
maxcmoy V2π
33U
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 24
6
5
6
2max2
6
5
6
2max
T
0
2c
2ceff 2sin
2
1
6π
3VdθsinV
2
3dttU
T
1U
maxceff 0.84.VU
max
cmoy
cmoy V.R2
33
R
UI
πCourant moyenne et efficace Uc(t):
R
V84.0
R
UI maxceff
ceff
dθi2
1dtti
T
1I
6
11 π
6
7π
c
T
0
D1D1moy
Courant qui traverse une diode
3
II cmoy
D1moy
3
II ceff
Deff d θi2
1dtti
T
1I
6
11
6
7
2c
T
0
2D
2Deff
K
Charge inductive
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 25
C.S
Uc
Chargeic
L
RD3D1VD1 D2
Source
i
V1
V2
V3
N
R
S
T
Charge inductive
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 26
(rad)
0
3
π2
π
3
4π3
5π
2
π
6
7π6
11π
V1 V2 V3
Uc[V]
6
π
6
5π2
3π
UC(t)
D1
D2
D3
Uc V1 V2V3 V3
Charge inductive
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 27
6
π6
5π
2
3π
(rad)
0
3
π2
π
3
4π3
5π
2
π
6
7π6
11π
V1 V2 V3
ic[V]
UC(t)
D1
D2
D3
Ic
ID1
ID1 ID2ID3 ID3
Icmoy
ID1 00 0
IC(t)
ID1(t)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 28
6
5π
6
πMax
6
5π
6
π
Max
T
0
ccmoy cos2π
3Vdθsin θV
2π
3dttU
T
1U
Tension moyenne et efficace Uc(t):
maxcmoy V2π
33U
6
5
6
2max2
6
5
6
2max
T
0
2c
2ceff 2sin
2
1
6π
3VdθsinV
2
3dttU
T
1U
maxceff 0.84.VU
max
cmoy
cmoy V.R2
33
R
UI
πCourant moyenne et efficace Uc(t):
R
V84.0
R
UI maxceff
ceff
dθi2
1dtti
T
1I
6
5π
6
π
c
T
0
D1D1moy
Courant qui traverse une diode
3
II cmoy
D1moy
3
II ceff
Deff d θi2
1dtti
T
1I
6
5
6
2c
T
0
2D
2Deff
Redresseur double alternance triphaséPont de Graëtz triphasé à diodes
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 29
Pont de Graëtz triphasé à diodes
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 30
Un redresseur double alternance triphasé est un redresseur permettant de
redresser une source triphasée. Le montage redresseur PD3 à diodes est
constitué de six diodes, connectées deux par deux en inverse
K
A
Uc
Charge
ic
L
RD1
D4
VD1 D2
D5
C.S
D3
D6
Source
i
V1
V2
V3
N
R
S
T
UC = VK - VA
Les trois diodes D1, D2, D3 forment uncommutateur plus positif, qui laissepasser à tout instant la plus positivedes tensions, et les diodes D4, D5, D6forment un commutateur plus négatif,qui laisse passer la plus négative destensions. La tension redressée est àtout instant la différence entre cesdeux tensions, soit :
0 (rad)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 31
D5
D3
Uc
ic
L
R
V2
V3
N
S
T
D3
Uc
ic
L
R
D4
i
V1
V3
N
R
T
D2
Uc
ic
L
R
D4
i
V1
V2N
R
S
D2
D6
Uc
ic
L
R
V2
V3
N
T
S
D6
Uc
ic
L
RD1VD1
i
V1
V3
N
R
T
D5
Uc
ic
L
RD1VD1
i
V1
V2N
R
S
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D5
D3
Uc
ic
L
R
V2
V3
N
S
T
A tout instant, deux diodes qui conduisent
au même temps. L’une pour la plus positive
avec VK et l’autre pour la plus négative avec
VA.
A cet effet, le principe de fonctionnement du
pont de greatz triphasé alimentant une
charge résistive dans période T est comme
suit:
6
π
2
π
6
5π
6
7π
2
3π
6
11π
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 32
0
3
π3
2π
3
4π3
5π
(rad)
U31U23U12 U13 U21
U32 U32
6
π
6
5π
2
3π
2
π6
7π
6
11π
V1 V2 V3
D
Uc U32U21U12U32 U13
D35
Uc[V],Ic[A]
U23 U31
Charge resistive
D15 D16 D26 D24 D34 D35Etat des diodes
Tension aux bornes de Uc
UC(t)
iC(t)
VK(t)
VA(t)
Tension composée
Tension simple
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
0
3
π3
2π
3
4π3
5π
(rad)
U31U23U12 U13 U21
U32 U32
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 33
6
π6
5π
2
3π2
π6
7π
6
11π
V1 V2 V3
D1
VD100 U12U12U13
U13U13
Uc[V],VD1[V]
Charge resistive
Etat des diodes
Tension aux bornes de VD1
UC(t)
VK(t)
VA(t)
VD1(t)
maxV3
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
0
3
π3
2π
3
4π3
5π
(rad)
U31U23U12 U13 U21
U32 U32
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 34
6
π
6
5π
2
3π
2
π6
7π
6
11π
V1 V2 V3
D1
ID1
Uc[V],ID1[A]
IC IC0 0 0 0 0
Charge resistive
Etat des diodes
Courant traversant la diode
VK(t)
VA(t)
UC(t)
ID1(t)
V1 V2 V3iC(t)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 35
Tension moyenne et efficace Uc(t):
maxcmoy Vπ
33U
max
cmoy
cmoy V.R2
33
R
UI
π
Courant moyenne et efficace Uc(t):
dθi2
1dtti
T
1I
6
5π
6
π
c
T
0
D1D1moy
Courant qui traverse une diode
3
II cmoy
D1moy
2
6
max
T
Ccmoy.dθ
3
2-sin-sin.V
2π
6(t)dtU
T
1Uc U
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 36
D5
D3
Uc
ic
L
R
V2
V3
N
S
T
D3
Uc
ic
L
R
D4
i
V1
V3
N
R
T
D2
Uc
ic
L
R
D4
i
V1
V2
N
R
S
D2
D6
Uc
ic
L
R
V2
V3
NT
S
D6
Uc
ic
L
RD1VD1
i
V1
V3
N
R
T
D5
Uc
ic
L
RD1VD1
i
V1
V2N
R
S
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D5
D3
Uc
ic
L
R
V2
V3
N
S
T
Principe de fonctionnement
Charge inductive
0 (rad)
6
π6
5π
2
3π
2
π
6
7π
6
11π
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 37
0
3
π3
2π
3
4π3
5π
(rad)
U31U23U12 U13 U21
U32 U32
6
π
6
5π
2
3π
2
π6
7π
6
11π
V1 V2 V3
D
Uc U32U21U12U32 U13
D35
Uc[V],Ic[A]
U23 U31
Charge inductive
D15 D16 D26 D24 D34 D35Etat des diodes
Tension aux bornes de Uc
UC(t)
iC(t)
VK(t)
VA(t)
Tension composée
Tension simple
Icmoy
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 38
Tension moyenne et efficace Uc(t):
maxcmoy Vπ
33U
max
cmoy
cmoy V.R2
33
R
UI
π
Courant moyenne et efficace Uc(t):
dθi2
1dtti
T
1I
6
5π
6
π
c
T
0
D1D1moy
Courant qui traverse une diode
3
II cmoy
D1moy
2
6
max
T
Ccmoy.dθ
3
2-sin-sin.V
2π
6(t)dtU
T
1Uc U
Redressement Triphasécommandé
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 39
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 40
Le montage à anode commun Le montage à cathode commun
C.S
Uc
Charge
ic
R
Source
Th1VTh1
Th3
K
Th2
i
V1
V2
V3
N
R
S
T
A C.S
Uc
Charge
ic
R
Th1VTh1
Th2Th3
Source
i
V1
V2
V3
N
R
S
T
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 41
Commande Numérique
G4K4G1K1
Synchronisme
Va
Réglage de RAZ
G5K5G2K2 G6K6G3K3
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 42
Redressement commandésimple alternance
Montage à cathode commun
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 43
Les trois thyristors ont leurs cathodes soumises au même potentiel. Cepont nécessite un seul générateur d’impulsion qui délivre des impulsionsdécalées d’un tiers de période entre elles.
Uc
ic
R
N
V2
SiTh2
V3
T
iTh3
V1
iTh1R
Th1VTh1
Th2 Th3
Le montage redresseur P3 à thyristorsest constitué de trois thyristors,connecté chacun à une phase duréseau triphasé.
Si l’angle d’amorçage est α à partir de θ=π/6 qu’on appelle l’angle d’amorçagenaturel, la séquence d’amorçage est la suivante : Th1, Th2, Th3, Th1, ..etc.2 Cas se présentent :
α <= π/6 : conduction continu α > π/6 : conduction discontinu
(rad)
0
2
π
6
7π3
4π
6
11π
V1 V2 V3
3
π3
5π
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 44
6
5π
2
3π6
π
Uc
Th
V3 V1 V2 V3
Th2Th1 Th3Th3Etat des thyristors
Tension aux bornes de Uc
Commutation naturelle
Commutation naturelle
(rad)
0
2
π
6
7π3
4π
6
11π
V1 V2 V3
3
π3
5π
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 45
Montage PD3 commandé < /6
6
5π
2
3π6
π
Charge resistive
Uc
Th
V3 V1 V2 V3
Th2Th1 Th3Th3Etat des thyristors
Tension aux bornes de Uc
UC(t)
Uc
Th
(rad)
0
2
π
6
7π3
4π
6
11π
V1 V2 V3
3
π3
5π
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 46
6
5π
2
3π6
π
V3 0 V1 V2 V3
Th2Th1 Th3Th3
0 0
Charge resistive
Etat des thyristors
Tension aux bornes de Uc
Montage PD3 commandé > /6
UC(t)
iC(t)
Uc
Th
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 47
(rad)
0
2
π
6
7π3
4π
6
11π
V1 V2 V3
3
π3
5π
Montage PD3 commandé < /6
6
5π
2
3π6
π
V3 V1 V2 V3
Th2Th1 Th3Th3Etat des thyristors
Tension aux bornes de Uc
Charge inductive
UC(t)
Uc
Th
(rad)
0
2
π
6
7π3
4π
6
11π
V1 V2 V3
3
π3
5π
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 48
6
5π
2
3π6
π
Charge inductive
V3 V1 V2 V3
Th2Th1 Th3Th3Etat des thyristors
Tension aux bornes de Uc
Montage PD3 commandé = /6
UC(t)
Uc
Th
(rad)
0
2
π
6
7π3
4π
6
11π
V1 V2 V3
3
π3
5π
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 49
6
5π
2
3π6
π
Montage PD3 commandé > /6
Charge inductive
V3 V1 V2 V3
Th2 Th3Th3Etat des thyristors
Tension aux bornes de Uc
Th1
UC(t)
Uc
Th
(rad)
0
2
π
6
7π3
4π
6
11π
V1 V2 V3
3
π3
5π
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 50
6
5π
2
3π6
π
Montage PD3 commandé > /2
Charge inductive
V3 V1 V2 V2
Th2Th3Etat des thyristors
Tension aux bornes de Uc
Th1
UC(t)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 51
Charge inductive
V1 V2 V3
(rad)
0
2
π
6
7π3
4π
6
11π
3
π3
5π
6
5π
2
3π6
π
Montage PD3 commandé = /6
α ≤ π/6, la valeur moyenne de la tension redressée est positive, il en est donc demême pour la puissance active fournie par le réseau au récepteur (P=Ucmoy Ic);le transfert de puissance se fait du coté alternatif vers le coté continu, lesystème fonctionne en redresseur.
UC(t)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 52
Charge inductive
α > π/2, la valeur moyenne de la tension redressée est négative, il en est donc demême pour la puissance active fournie par le réseau au récepteur (P=Ucmoy Ic);le transfert de puissance se fait du coté continu vers le coté alternatif, lesystème fonctionne en onduleur ou redresseur inversé. Le réseau continunéanmoins à imposer la fréquence et à fournir de la puissance réactive, d'où laprécision parfois ajoutée dans la dénomination d'onduleur non-autonome.
Montage PD3 commandé > /6
(rad)
UC(t)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 53
Charge inductive
Tension moyenne Uc(t):
)cos(.V2π
33U maxcmoy
)cos(.V.R2
33
R
UI max
cmoy
cmoy π
Courant moyenne ic(t):
dθi2
1dtti
T
1I
6
7π
2
π
c
T
0
D1D1moy
Courant qui traverse une diode
3
II cmoy
D1moy
3
2
2
6
max
T
Ccmoy.dθsin.V
2π
3(t)dtU
T
1Uc U
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 54
)cos(2
V.33U max
C
α(rad)
Ucmoy[V]
Redresseur Onduleur
P P
maxV2π
33
2
π
Caractéristique de réglage
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 55
2 cas :
α < 90° alors Uc>0
)cos(V.33
U maxC
α > 90° alors Uc<0Réseau
(RECEPTEUR)ONDULEUR Charge
(GENERATEUR)
P
P
Ic
Uc
Réseau(GENERATEUR)
REDRESSEUR Charge(RECEPTEUR)
Ic
Uc
PP
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 56
Redressement commandéDouble alternance
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 57
Pont de Graëtz triphasé à thristors
Un redresseur double alternance triphasé est un redresseur permettant de
redresser une source triphasée.
Le montage redresseur PD3 à thyristors est constitué de six thyristors,
connectées deux par deux en inverse
UC = VK - VA
Les trois thyristors Th1, Th2, Th3forment un commutateur plus positif,qui laisse passer à tout instant la pluspositive des tensions, et les diodesTh4, Th5, Th6 forment un commutateurplus négatif, qui laisse passer la plusnégative des tensions. La tensionredressée est à tout instant ladifférence entre ces deux tensions,soit :
K
A C.S
Uc
Charge
ic
L
R
Th3
Th6
Th2
Th5
Th1
Th4
Source
i
V1
V2
V3
N
R
S
T
Th1
Th2
Th3
Th4
Th5
Th6
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
0 (rad)
6
π6
5π
2
3π
2
π
6
7π
6
11π
A tout instant, deux thyristors qui
conduisent au même temps. L’une pour la
plus positive avec VK et l’autre pour la plus
négative avec VA.
A cet effet, le principe de fonctionnement du
pont de greatz triphasé à thyristors dans
période T est comme suit:
Th4
V1
iR
NA
Uc
ic
L
R
k
V2
S
Th2Th1
V1
iR
Th5V2
S
Th6
V3
T
V3
T
Th3
Th
Uc U31
Th34
U32
Th35
U12
Th15
U13
Th16
U23
Th26
U21
Th24
U31
Th34
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 58
UC = VK - VA
Th
Uc U31
Th34
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 59
Charge inductive
0
3
π3
2π
3
4π3
5π
(rad)
6
π6
5π
2
3π2
π6
7π
6
11π
V1 V2 V3
Uc[V]
UC(t)
VK(t)
VA(t)
Etat des thyristors
Tension aux bornes de Uc
Tension simple
Tension composée
U31U23U12 U13 U21
U32 U32
U31
Th34
U32
Th35
U12
Th15
U13
Th16
U23
Th26
U21
Th24
UC = VK - VA
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 60
Charge inductive
Tension moyenne Uc(t):
)cos(.Vπ
33U maxcmoy
)cos(.V.R
33
R
UI max
cmoy
cmoy π
Courant moyenne ic(t):
2
6
21
T
Ccmoy).dθV-V
2π
6(t)dtU
T
1Uc U
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Redressement commandé Mixte
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 61
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
N
A
Uc
ic
L
R
k
V2
S
Th2Th1
V1
iR
V3
T
Th3
V3
T
D6D4D4
V1
iR
D5
V2
S
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 62
Le pont mixte symétrique :
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
0
Charge inductive
6
π6
5π
2
3π2
π6
7π
6
11π
V1 V2 V3
Uc[V]
UC(t)
VK(t)
VA(t)
Etat des thyristors
Tension aux bornes de Uc
Tension simple
Tension composée
U31U23U12 U13 U21
U32 U32
U32
Th3-D5
0 U13
Th1-D6
0 U21
Th2-D4
UC = VK - VA
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 63
0
3
π3
2π
3
4π3
5π
(rad)
pour α = π/2.
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Redressement triphasés 64
Charge inductive
Tension moyenne Uc(t):
)cos(1.V2π
33U maxcmoy
)cos(.V.R2
33
R
UI max
cmoy
cmoy π
6
7
6
31
T
Ccmoy.dθVV
2π
6(t)dtU
T
1Uc U
6
7
6
max .dθ3
4-sin-sin.
2π
3VUc
Courant moyenne Ic(t):
USTHB, Faculté d’Electronique et Informatique
Bab-Ezzouar, Alger, ALGERIE
http://www.usthb.dz
CONVERTISSEURS AC/ACGRADATEUR
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs AC/AC 3
PLAN DE TRAVAILPLAN DE TRAVAIL
Introduction
Gradateur monophasé charge résistive
Gradateur monophasé charge inductive
Conclusion
1
2
5
Gradateur triphasé
3
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
4
Dr.F.BOUCHAFAA 4Convertisseurs AC/AC
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA 5
Les gradateurs ou les cyclo-convertisseurs sont des convertisseurs del'électronique de puissance qui assurent directement la conversionalternatif-alternatif. Alimentés par une source de tension alternativemonophasée ou polyphasée, ils permettent d'alimenter en courantalternatif le récepteur branché à leur sortie.
On utilise un gradateur chaque fois que l’on a besoin de l’alternativevariable alors que l'énergie électrique est disponible en alternatif fixe. Lesgradateurs ont un très vaste domaine d'applications.
· Sur charge résistive : application à l'éclairage· Sur charge R-L : variation de vitesse de moteur· Charge inductive : compensation d'énergie réactive
Convertisseurs AC/AC
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Gradateur monophasé
Ve Vs
Commande
Th1
Th2
Un montage gradateur permet d’obtenir une tension alternative variable defréquence constante ou variable, à partir d’une source alternative.
Dr.F.BOUCHAFAA 6Convertisseurs AC/AC
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Source alternative Récepteur alternatifGradateur
Action sur lavaleur efficace
I
tI
tI
t
D- Conversion Alternatif – Alternatif (AC/AC):
2. Soit convertir une tension alternative de valeur efficace fixe en une tensionalternative de valeur efficace variable et de fréquence variable inférieure à lafréquence de la source. C’est le cyclo-convertisseur.
1. Soit convertir une tension alternative de valeur efficace fixe en une tensionalternative variable. C’est le gradateur
Dr.F.BOUCHAFAA 7Convertisseurs AC/AC
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
).sin(2.V(t)V effe ω.t
Une tension alternative sinusoïdale est définie par l'équation :
Veff : tension efficace (V) ω = 2.π.f = 314 rd/sω : la pulsation (rd/s)
Rappels
Dr.F.BOUCHAFAA 8Convertisseurs AC/AC
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Gradateur monophasé
Dr.F.BOUCHAFAA 9Convertisseurs AC/AC
Partie commande
Partie puissance
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Introduction
VTh
Un gradateur est un interrupteur statique caractériser par un fonctionnement avecun phénomène de commutation naturelle.
Th1
Uc
ic
RTh2
Commande NumériqueVa
K1G2K2
G1G2K2 K1
VVSynchrone
Réglage de α RAZ
G1
Ve
Tr
V1
i1 i2
Dr.F.BOUCHAFAA 10Convertisseurs AC/AC
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Quand on envoie une impulsion sur la gachête d’un des deux thyristors, celui-ciconduit si la tension appliqué entre son anode et sa cathode est positive puis il sebloque lorsque le courant qui le traverse s’annule. Le fonctionnement du gradateurmonophasé doit être envisagé suivant la nature de la charge
Etude du fonctionnement
L’élément de base est formé dedeux thyristors montés en têtesbêches (ou en anti-parallèle) etplacés entre la source et lerécepteur.La source de la tension Ve estsupposée parfaite; elle fournit unetension sinusoïdale.
Introduction
Dr.F.BOUCHAFAA 11
Montage d’un gradateur monophaséalimentant une charge résistive.
VaCommande
Ve(t)
i
Source
ic
Uc
Charge
C.S
Th1
Th2
VTh
Convertisseurs AC/AC
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit sur une charge résistive R
ic
RUcVaCommande
Th1
Th2
VTh
Dr.F.BOUCHAFAA 12
Étude du fonctionnement
(rad)
02
π
2
3 π
Va
Va()
Vmax
Ve(t)
i
a
b
(rad)
02
π
2
3 π
Vb
Vb()
Vmax
Pour le thyristor Th1, il est commandable de [0,π]
Dés que la tension d’entrée Ve est positive et un amorçage de thyristor en agissant sur sagâchette (iG≠0) à l’instant , ce dernier devient passant jusqu'à ce que le courant qui letraverse s'annule.
(rad)
0
2
π
2
3 π
Ve
Ve()
Vmax
Pour le thyristor Th2, il est commandable de [π,2 π]
Convertisseurs AC/AC
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA 13
Étude du fonctionnement
ic
RUcVaCommande
Th1
Th2
VTh
Ve(t)
i
a
b
(rad)
0
2
π
2
3 π
Ve
Ve()
Vmax
(rad)
2
3π2
π
Vmax
VTh(t)
iC(t)Imax
max
UC(t)
ic Ve/R 00
Th Th1
Uc Ve 0
VTh Ve0
0
Ve 0
Ve
Ve/R
Th2
Comme la charge est résistive, lecourant et la tension sont en phase.Etat des thyristors
Tension aux bornes de la charge
Tension aux bornes de thyristor
Courant traversant la chargeUTh=Ve-UC
Convertisseurs AC/AC
(rad)
2
3π2
π
iC(t)Imax
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
2,,pour θsin max
,,0pour0
)ic(
I
2,,pour0
,,0pour θsin
)(VVmax
Th
2,,pour θsin
,,0pour0
)Uc(
Vmax
La tension Uc(t) :
Le courant ic(t) :
La tension VTh(t) :
2
3π2
π
(rad)
-V(α)
V(α)
Dr.F.BOUCHAFAA 14
(rad)
(rad)
2
3π2
π
VmaxUC(t)
Convertisseurs AC/AC
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
dθ..sinVπ
1dθ..sinV
2
1dθ)(U
T
1U 2
π
α
max22
2π
0
max2
T
0
2c
2ceff
)2
2sin1(VU effceff
)2
2sin1(
R
VI eff
effC
Débit sur une charge résistive R
La tension efficace de Uc :
La valeur efficace de la tension de sortie Uc peut être ajustée en fonction de la valeur de l’anglede retard à l’amorçage .
Le courant efficace ic(t) :
La tension maximale à supporter par le thyristor en inverse est: VThmax=-Vmax
Dr.F.BOUCHAFAA 15Convertisseurs AC/AC
α(rad)
0
2
π
Uceff(α)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Caracteristique de réglage
)2
2sin1(VU effceff
Dr.F.BOUCHAFAA 16Convertisseurs AC/AC
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA 17
α(rad)
0
2
π
P(α)
)2
2sin1(
VUP
2
eff
2
effC
RR
0Pmax
P
0)
2
2sin1(
V
.
2
eff
R
k2001)2cos(
R
V20PP
2
effmax k
Convertisseurs AC/AC
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit sur une charge inductive (R-L)
Montage d’un gradateur monophaséalimentant une charge inductive
VaCommande
C.S
Th1
Th2
VTh
Ve(t)
i
Source
L
ic
Uc
Charge
R
Dr.F.BOUCHAFAA 18Convertisseurs AC/AC
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Débit sur une charge inductive (R-L)
Dr.F.BOUCHAFAA 19
Uc
ic
Ve(t)
i
R
Th
VTh
L tsinVtRidt
tdiL maxc
c ω
Le thyristor Th conduit dés que la tension Ve est positiveet un amorçage au niveau de sa gâchette (iG≠0).
Pour le courant ic(t), on assiste à un régime transitoirerégit par l’équation différentielle suivante:
La résolution de l’équation différentielle est: ic(t)=icH(t)+icp(t):
icH(t) est le courant homogène icP(t) est le courant particulier
0Ridt
L cHcHdi
Le courant homogène:
R
Lτ Constante du temps électrique
e τ
t
cH K.(t)i
Avec:
Convertisseurs AC/AC
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA 20
Le courant particulier
VeR.II.j.L cpcp
R
L ω
L ωRZ
Z
Ve.I
:Avecj.L ωR
VeI
tg1
22
cp
cp
ecpcp
VRidt
Ldi
En régime permanent:
Vej.LR.Icp
Le courant générale est:
)tsin(V
(t)imax
cp Z
Ainsi:
)tsin(Z
VK.(t)i(t)i(t)i
maxτ
t
cpcHc e
Convertisseurs AC/AC
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA 21
On remarque la superposition du régime transitoire (terme exponentiel) et du régimepermanent faisant apparaître le déphasage du courant sur la tension. Le courant ne s’annulepas pour =, mais un peu au-delà en 0(0=+).
Condition initiale
à: 0)(ic
l’expression générale iC(t) est:
e L
)(max
c ).sin(-)tsin(Z
V(t)i
tR
Le courant générale est: )tsin(Z
VK.(t)i(t)i(t)i
maxτ
t
cpcHc e
0)sin(Z
VK.
maxτ.e
e Lmax
).sin(Z
VK
R
D’où :
Convertisseurs AC/AC
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA 22
- Un déphasage (φ) entre la tension et le courant
α < φ
α = φ
α > φ
-Angle d’amorçage (α)
Deux grandeurs à gérer :
- Le déphasage (φ)
Ainsi:
(rad)
+
iG2
(rad)
iG1
π φ
(rad)
+
iG2
A φ avec φ > π, ic =0A φ avec φ > π, ic =0
φ
φ
Débit sur une charge inductive (R-L)
Convertisseurs AC/AC
0
2
π
2
3 π
VeVmax
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Dr.F.BOUCHAFAA 23
■ Cas où = )tsin(
Vic(t)
max
Z
(rad)
(rad)
0
2
π
2
3 π
Ve
Ve()
Vmax
φφ
Convertisseurs AC/AC
Th
φ
φ
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Dr.F.BOUCHAFAA 24
■ Cas où (<<)
Th1Th2
UC()
Th20 0
Convertisseurs AC/AC
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Dr.F.BOUCHAFAA 25
■ Cas où (<):
Lorsque l’angle est inférieur à , le fonctionnement dépend de la nature dessignaux appliqués aux gâchettes.
-brèves impulsions (Impulsion de courte durée).
-Train impulsions (Commande par impulsion large)
φ
φ
φφ
Convertisseurs AC/AC
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Dr.F.BOUCHAFAA 26
■ Cas où (<):
Th
φ
φ
UC()
0 0
RedresseurRedresseur
Th1
Dans ce cas, on, constate que le thyristor Th1 sera enconduction lors de l’arrivée de l’impulsion sur ledeuxième thyristor, cependant ce dernier ne peut pasconduire. Ainsi, seul un thyristor conduit et ce montagefonctionne en un redresseur simple alternance.
Convertisseurs AC/AC
φφ
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Dr.F.BOUCHAFAA 27
■ Cas où (<): -Train impulsions (Commande par impulsion large)
Dans ce cas, on doit utiliser un train d’impulsions afind’assurer la conduction de deuxième thyristor lors del’arrêt de conduction (extinction) de premier thyristor.
Th
UC()
Th2 Th2Th1
Convertisseurs AC/AC
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Dr.F.BOUCHAFAA 28
Gradateur triphasé
Convertisseurs AC/AC
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Dr.F.BOUCHAFAA 29
Les tensions d'entrée utilisées pour illustrer ce chapitre constituent un
système triphasé équilibré.
3
2πωtsinVtV
3
2πωtsinVtV
tsinVtV
max3
max2
max1 ω
0(rad)
3
π2
π
3
4π
3
5π
6
π6
5π
6
11π
2
π6
7π
2
3π
V1 V2 V3
3π
2
3π
2
3π
2
3π
2
Convertisseurs AC/AC
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Dr.F.BOUCHAFAA 30
Il existe deux montage de gradateur triphasé :
Le montage triangleLe montage etoile
V
V1
V2
V3
N
V
V
R
S
T
Th1
Th2 Uc1
i1RVTh
Th3
Th4 Uc2
i2R
Th5
Th6 Uc3
i3R
UC3UC2
UC1 V
T
S
U12
V
V
TV
U23
U31
i1
J1
J2
Th1
Th6
J3
i3
i2Th4
Th2
VTh1
Th5
Th3
Convertisseurs AC/AC
USTHB, Faculté d’Electronique et Informatique
Bab-Ezzouar, Alger, ALGERIE
http://www.usthb.dz
LES CONVERTISSEURS CONTINU-CONTINU
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 3
PLAN DE TRAVAILPLAN DE TRAVAIL
Application à l’alimentation de moteurs DC
Hacheur série
Hacheur parallèle
Hacheur réversible en courant et en tension
Note sur les alimentations à découpage
1
4
6
2
5
Hacheur réversible en courant3
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Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 4
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Hacheurs
Un montage Hacheur permet d’obtenir une tension continue réglable à partird’une source continue fixe.
Th
Ve Vs
Commande
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 5
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Récepteur continuSource continueHacheur
Action sur lavaleur moyenne
I
t
I
t
B- Conversion Continu – Continu (DC/DC):
Le convertisseur jouant le rôle d’interface entre une source continue et unecharge alimentée en continu, est appelé : Hacheur (Chopper).
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 6
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
• Un hacheur permet de régler le transfert d’énergie d’une source continuevers la charge avec un rendement élevé. Selon la structure, il peut êtreabaisseur ou élévateur de tension et, dans certaines conditions, renvoyerde l’énergie à l’alimentation. Il est utilisé dans les alimentations et pour lepilotage des moteurs.
• Pour simplifier, on considère les composants parfaits; et en particulierl’interrupteur électronique unidirectionnel en courant commandable àl’ouverture et à la fermeture.
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 7
•Symbole d’un Interrupteur électronique unidirectionnel
•Celui-ci peut être réalisé avec un transistor bipolaire, un MOSFET, unthyristor, un GTO, etc.
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 8
HACHEUR SERIE
Principe
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Un hacheur série permet de régler le transfert d’énergie d’une source detension continue (ou alimentation capacitive) vers une source de courantcontinu (ou charge inductive) en liaison directe, c’est-à-dire sans élémentintermédiaire d’accumulation.
• L’interrupteur électronique H, placé en série avec la source de tension, estpériodiquement fermé pendant une durée tf (αT) et ouvert pendant le reste de lapériode T,
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 9
1- Hacheur Série: hacheur dévolteur
HON OFF
Uc
ic
A
B
CHARGERESEAUCONTINU UE
iE
Il est appelé aussi abaisseur de tension, dévolteur, Buck converter. Ce hacheurcommande le débit d’un générateur de tension UE, dans un récepteur decourant.
H
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1- Hacheur Série: hacheur dévolteur
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 10
Uc
ic
R
Charge
On envisage une structure comportant une sourcecontinue et un hacheur pour atteindre une chargerésistive. On distingue alors les trois blocsprécédemment définis: une source, un commutateur etla charge.
UE
Source
iE
C.S
VH
H
ON OFF
VH
H
ON OFF
ON
HEtat 1 : H fermé
H=1 H=0
H
OFF
Etat 0 : H ouvert
0 T
tf to
tf: temps de fermeture
to: temps d’ouverture
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1- Hacheur Série: hacheur dévolteur
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 11
Ton=tf: temps de fermeture
Toff=to: temps d’ouverture
Le rapport cyclique est le rapport entre le temps de conduction del’interrupteur, et la période du signal. C’est un nombre sans dimension, noté
α, compris entre 0 et 1.
Rapport cyclique :
La commande de l’interrupteur H estpériodique de période T.
ont
T
Deux possibilités :
faire varier ton avec T constant
faire varier T à ton constant.
État de H
1
0
0 ton T
temps
H H=1 H=0
tf to
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1- Hacheur Série: hacheur dévolteur
Débit sur une charge résistive R
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 12
Étude du fonctionnement
H
Uc
ic
UE(t)
iE
R
VH
a
b
Comme la charge est résistive, le courant etla tension sont en phase.
E
(rad)0
UE
0
(rad)
H H=1 H=0
tf toTαT
Uc E 0
ic E/R 0
UH0 E
H=1 H=0
E 0
E/R 0
0 E
E
E/R
2T2αT
UC(t)
iC(t)
UH(t)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
1- Hacheur Série: hacheur dévolteur Débit sur une charge résistive R
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 13
T,αTPour 0
αT0,Pour EUc(t)
La tension Uc(t) :
Le courant ic(t) :
La tension VH(t) :
0 2T(rad)
TαT 2αT
E
VH
2T
(rad)
2αT
E/R
0 TαT
ic
0 2T(rad)
TαT 2αT
E
Uc
T,αTPour 0
αT0,Pour R
Eic(t)
T,αTPour E
αT0,Pour 0(t)U H
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
1- Hacheur Série: hacheur dévolteur
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 14
Débit sur une charge résistive R
d θET
1dttU
T
1U
T
0
T
0
ccmoy
E.U cmoy
La tension moyenne de Uc :
La valeur moyenne de la tension de sortie Uc peut être ajustée en fonction de la valeurdu rapport cyclique .
R
Eα. =
R
cUcI Le courant moyen de ic :
La tension moyenne de sortie est inférieure à la tension continue d’entrée : lehacheur série est un abaisseur de tension, d’où le nom de hacheur dévolteur.Par contre, le courant continu de sortie est supérieur au courant moyend’entrée.
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
1- Hacheur Série: hacheur dévolteur
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 15
En électrotechnique et dans l’industrie, les charges sont souvent inductive (R-L).
Débit sur une charge inductive (R-L)
UE(t)
Source
iE
Montage d’un redresseur monophaséalimentant une charge inductive
L
Uc
ic
Charge
R
C.S
VH
H
ON OFF
DriDr
K
On constate que les cathodes du hacheur H et de la diode roue libre Dr sont reliéesau même point (K).
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
1- Hacheur Série: hacheur dévolteur
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 16
Durant la durée du fermeture, lehacheur H est passant et la diodeDr est bloquée.
Durant la durée d’ouverture, lehacheur H se bloque et la diode Dr prendle relais de la conduction du courant icdans la charge.
Dr conduisant, la tension à ses bornes Uc est nulle. L’énergie emmagasinée dansl’inductance L est dissipée dans la résistance R et le courant ic décroît et s’annule en θ0.
L’annulation du courant caractérise un fonctionnement en conduction discontinue.Si l’énergie est suffisante, le courant ne s’annule pas, c’est la conduction continue.
Débit sur une charge inductive (R-L)
UE(t)
iE
L
Uc
icR
VH
H
ON OFF
L
Uc
icRDr
iDr
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
1- Hacheur Série: hacheur dévolteur
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 17
Etude du fonctionnement
Débit sur une charge inductive (R-L)
On ferme H EtRidt
tdiL c
c
UE(t)
iE
L
Uc
icR
VH
H
ON OFFEUdt
dicLRicUc E
R
EKeic(t) τ
t
Le courant de charge en régime permanent: on supposeà t=0 , ic(0)=Imin et à t=tf , Ic(tf)=Imax.
On ouvre H 0tRidt
tdiL c
c 0Udt
dicLRicUc E
L
Uc
icRDr
iDr
Le courant de charge en régime permanent : on supposeà t=tf, Ic(tf)=Imax et à t=T, ic(T)=Imin .
e τ
t
cH K.(t)i
Dr
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Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 18
E
(rad)0
UE
0
(rad)
H H=1
Dr=1
tf to TαT 2T2αT
Uc E 0
ic iE
EImax
UC(t)
iC(t)
1- Hacheur Série: hacheur dévolteur
Etude du fonctionnement
Débit sur une charge inductive (R-L)
UE(t)
iE
L
Uc
icR
VH
H
ON OFF
L
Uc
icRDr
iDr
Imin
iDr
H=1
E 0iEr
Dr=1
iDr
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 19
Linéarisation du courant ic
1- Hacheur Série: hacheur dévolteur Débit sur une charge inductive (R-L)
Lorsque x est grand on approxime e-x par une droite et par conséquent la fonctionic(t) dans chaque phase tend à devenir affine (rectiligne). De cette constatation, onva faire une approximation à chaque phase de fonctionnement de remplacer le termeR.ic par le termeR.Ic
Il est à remarquer que α.E Uc.IcR
dt
dicL αE
dt
dicL+IcR.
dt
dicLiR.=E C
dt
dicL αE
dt
dicL+IcR.
dt
dicLiR.=0 C
H fermé :
H ouvert:
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 20
cteL
α)(1E
dt
dicα) -E(1
dt
dicL
tL
α)(1Eic(t) Imin
à t=.T, ic = Imax
Linéarisation du courant ic
1- Hacheur Série: hacheur dévolteur Débit sur une charge inductive (R-L)
H fermé :
dt
dicL αE
dt
dicL+IcR.
dt
dicLiR.=E C
Iα.TL
α)(1EI minmax
à t = 0, ic = Imin
KtL
α)(1Eic(t)
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 21
Linéarisation du courant ic
1- Hacheur Série: hacheur dévolteur Débit sur une charge inductive (R-L)
H ouvert: dt
dicL αE
dt
dicL+IcR.
dt
dicLiR.=0 C
EL
α-
dt
dicα.E -
dt
dicL Kt
L
αE-ic(t)
maxI αT)-(tL
αE-ic(t) (Translation du repère)
à t=T ic=Imin
à t=αT ic=Imax
Iα.TL
α)(1EI maxmin
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 22
1- Hacheur Série: hacheur dévolteur Débit sur une charge inductive (R-L)
(rad)0
Imax
Imin
(rad)0
Imax
Imin
0 2T
E
TαT αT
iH(t)
(rad)0
Imax
Imin
H,DrH=1 Dr=1 H=1
ic iH
iHiC iC
Dr=1
0 0
iC(t)
iDr iH iDr
iDr0 iC 0 iC
iDr(t)
0 2T
E
(rad)0
UE
(rad)
tf to TαT αT
E
UC(t)
UH(t)
Dr
H H=1
Dr=1
H=1
Uc E 0 E 0
UH0 0
Dr=1
E E
Conduction continue.
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 23
1- Hacheur Série: hacheur dévolteur Débit sur une charge inductive (R-L)
0 2T
E
(rad)0
UE
(rad)
tf to TαT αT
E
UC(t)
UH(t)
Dr
H H=1 H=1
Uc E 0 E 0
UH0 0E E
Conduction discontinue.
0 0
EE
(rad)0
Imax
(rad)0
Imax
0 2T
E
TαT αT
iH(t)
(rad)0
Imax
H,DrH=1 H=1
ic iH
iHiC iC0 0
iC(t)
iDr iH iDr
iDr0 iC 0 iC
iDr(t)
0 0
00
0 0
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 24
1- Hacheur Série: hacheur dévolteur Débit sur une charge inductive (R-L)
2
III CminCmax
Cmoy
CmoyDrmoy I)1(I CmoyHmoy II
Le courant moyen de ic :
Le courant moyen de iDr et iH :
Ondulation du courant
Le courant ic varie entre Imin et Imax,l’ondulation ic est la différence (Imax –Imin) L
α)E.Tα(1Ic
Ondulation maximale : 0)(
d
Icd
2
1
4L.f
E
4L
E.TIc
max
réduire T (et augmenter les pertes par commutation)
augmenter L (introduire une inductance de lissage)
Pour diminuer ∆Ic, il faut :
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 25
1- Hacheur Série: hacheur dévolteur
Analogie avec le transfo
Transfo de rapport de transformation m Hacheur de rapport cyclique α
U
Um
2
1 α
E
Uctension
I
I m
2
1
1
α
1
I
I
E
C courants
P1=P2 P1=P2puissances
Commande
Le hacheur peut être considéré comme un transfo à courant continu
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 26
HACHEUR PARALELLE
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Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 27
Comment obtenir une tension supérieure à celle de la source ?
• En « hachant » la tension de la source, on obtient une tension derécepteur inférieure et un courant supérieur à ceux de la source.
• Et si on hachait, le courant de la source, obtiendrait-on un courantinférieur et une tension supérieure (hacheur survolteur) ?
Première étape - Transformer la source de tension en source de courant
E
IE
E
IE
L
Deuxième étape
- entre 0 et .T, envoyer le courant versle récepteur
- entre .T et T, court-circuiter la source
E
IE
L
IC
RUc
- Hacher le courant de source:
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Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 28
Troisième étape
E
IE
LRUc
IC
• Choisir les interrupteurs
– T1 ne peut être une diode (il ne pourrait jamais s’ouvrir)
T1
T2
– T2 doit se fermer quand T1 s’ouvre
– T2 doit s ’ouvrir quand T1 se ferme
T2 une diode
T1 Un interrupteur commandable à l’ouverture et à la fermeture
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
• Un hacheur parallèle permet de régler le transfert d’énergie d’unesource de courant continu (ou alimentation inductive) vers une sourcede tension continue (ou charge capacitive) en liaison directe, c’est-à-dire sans élément intermédiaire d’accumulation
2- Hacheur Parallèle: hacheur survolteur
D
Uc
ic
A
B
CHARGE
Principe
HON
OFF
iHRESEAUCONTINU UE
iE L
Les applications principales du hacheur parallèle sont les alimentationsde puissance régulées et le freinage par récupération des moteurs àcourant continu. On distingue 2 phases de fonctionnement:
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 29
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Dans un premier temps tf, on ferme le hacheur H, on stocke directementl’énergie électromagnétique dans l’inductance L (Uc=0).
2- Hacheur Parallèle: hacheur survolteur
Principe
la charge est donc isolée de la source
Dans un second temps, on ouvre le hacheur H (commutation forcée)l’inductance L se décharge à travers la diode D, donc Uc>E
La charge reçoit de l’énergie de la sourceet de l’inductance L.E
IE
LH
D
RL
Uc
IC
on distingue deux modes de fonctionnement selon que le courant dansl’inductance L est interrompu ou non.
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 30
ID= ICIH= IE
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2- Hacheur Parallèle: hacheur survolteur
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 31
E
IE
L HON
OFF
iH
(0)itL
E(t)i
dt
diLE EE
E 1HT0,t
0HTT,t
E
IE L RLUc
ICD
VL
T)(itL
U-E(t)iU
dt
diLE E
CEC
E
à t=.T, iE = Imax
à t = 0, iE = Imin minE ItL
E(t)i
minmax ITL
EI
ECCE LdiE)dt-U(U
dt
diLE
)I-L(IT)-E)(T-U( maxminC
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
2- Hacheur Parallèle: hacheur survolteur
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 32
minmax ITL
EI T
L
EII minmax
)I-L(IT)-E)(T-U( maxminC
αTL
ELαT)-E)(T-(U C E αα)-E)(1-(U C
α)-E.(1E αα)-.(1U C α)-(1
EU C
On détermine facilement la relation liant la tension aux bornes de la chargeUC et la tension d’entrée E
α)-(1
II C
E CC
ECCECE IE
UI.IUE.IPP
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Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 33
HACHEUR REVERSIBLE
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
• Les hacheurs série et parallèle sont irréversibles en puissance
• L’un peut transmettre une puissance d’une source de tension E vers unrécepteur de tension UC (UC < E)
• L’autre peut transmettre une puissance d’une source de tension UC versun récepteur de tension E (UC < E)
• Idée : associer un hacheur série et un hacheur parallèle pour obtenirun hacheur réversible en puissance.
Réversibilité en puissance
RLUc
IC
E
IE
VH
H
ON OFF
D
iD RLUc
ICDE
IE L
H
ON
OFF
iH
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 34
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 35
RL
Uc
IC
HSON
OFF
Ds
IE
E
Dévolteur
Survolteur
RL
Uc
IC
Hp
ON
OFF
Dp
IE
E
Réversibilité en puissance
Survolteur
Hp
ON
OFF
Dp
IE
E
HSON
OFF
Ds
Dévolteur
Hacheur réversible en courant
RL
Uc
IC
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 36
Réversibilité en puissance
Hacheur réversible en en tension
IC
R-L
UcHp
ON
OFF
Dp
HSON
OFF
Ds
IE
E
Hacheur réversible en courant
RL
Uc
IC
Hp
ON
OFF
Dp
HSON
OFF
Ds
IE
E
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
- Les tensions aux bornes de la source (E) et récepteur (Uc) sont toujourspositives
- Seul les courants sans le récepteur (IE) et dans la source (IC) peuvent changer
de sens On parle donc d’un hacheur réversible en courant
- La tension du récepteur (Uc) est inférieure à celle de la source (E)
- Quand IE > 0, la puissance va de la source vers le récepteur seul le hacheurdévolteur fonctionne
- Quand IE < 0, la puissance va du récepteur » vers la source seul le hacheursurvolteur fonctionne
Survolteur
RL
Uc
IC
Hp
ON
OFF
Dp
HSON
OFF
Ds
IE
E
Dévolteur
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 37
3- Hacheur réversible en courant
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Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 38
Survolteur
RL
Uc
IC
Hp
ON
OFF
Dp
HSON
OFF
Ds
IE
E
Dévolteur
RL
Uc
IC
Survolteur
Dp
TpDs
Dévolteur
TsIE
E
Dévolteur
HS
Ds
ON OFF
IE
E
Survolteur Hp
ON
OFFDp
RL
Uc
IC
RL
Uc
IC
Ds
Ts
IE
E
Dp
Tp
3- Hacheur réversible en courant
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Commande complémentaire:
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 39
On commande alternativement H1 et H2 pour obtenir un changement de signede la valeur moyenne du courant ic, alors que le signe de Uc reste le même.
RL
Uc
IC
Ds
Ts
IE
E
Dp
Tp
<Uc> = E , IcUc
E
tempsO
TSDS
Tp Dp
ou
T
αT
DSTS DS TS DS
Tp Dp Tp DpTp
3-Hacheur réversible en courant
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Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 40
Ce montage nécessite l’inversion de la polarité de la fcem E’, Pour passerau fonctionnement dévolteur à un fonctionnement survolteur ,si la chargeest un induit d’une machine à courant continu on inversera la polarité del’inducteur.
4- Hacheur réversible en tension
Hacheur réversible en tension
IC
R-L
UcHp
ON
OFF
Dp
HSON
OFF
Ds
IE
E
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• Idée : deux hacheurs réversibles en courant
• Valeur de la tension aux bornes de la charge
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 41
Hacheur réversible dn courant et en tension
<Uc> = α1.E - α2.E
Dp
TpDs
Ts
Hacheur réversible en courant et en tension
IE
E
Dp
TpDs
Ts
IC
R-L
Uc
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Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 42
Hacheur réversible dn courant et en tension
• Si 1 =(1 - 2 )= <UR> = (2. - 1).E
TUc
temps
E
-E
D2 D2 D2 D2T1 T1 T1
T2 T2 T2 T2D1 D1 D1
D3 D3 D3 D3T4 T4 T4
T3 T3 T3 T3D4 D4 D4
IC > 0
IC < 0
• Valeur de la tension aux bornes du moteur <UR> = (2. - 1).E
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Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 43
• Alimentation par un convertisseur non réversible fonctionnement 1 quadrant
Fonctionnement dans un seulsens (pas de marche arrièrepossible).
Pas de freinage possible(arrêt en roue libre ou parfrein extérieur)
UR,
IR, C
Moteur
Moteur
Frein
Frein
Application à l’alimentation de moteurs DC
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Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 44
Alimentation par un hacheur réversible en courant
• Fonctionnement 2 quadrants
Fonctionnement dans un seulsens (pas de marche arrièrepossible).
Freinage possible (si legénérateur est réversible encourant!)
Pas de problème lié à uneconduction discontinue
UR,
IR, C
Moteur
Moteur
Frein
Frein
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• Fonctionnement 4 quadrants
Fonctionnement dans les deux sens(marche avant / marche arrière).
Freinage possible (si le générateurest réversible en courant!)
Pas de problème lié à uneconduction discontinue
UR,
IR, C
Moteur
Moteur
Frein
Frein
Dr.F.BOUCHAFAA Convertisseurs DC/DC 45
Alimentation par un hacheur réversible en courant et en tension
Dr.F.BOUCHAFAA Etude des onduleurs de tension 1
USTHB, Faculté d’Electronique et Informatique
Bab-Ezzouar, Alger, ALGERIE
http://www.usthb.dz
LES ONDULEURS
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PLAN DE TRAVAILPLAN DE TRAVAIL
Stratégies de commande
Applications des convertisseurs statiques
Onduleurs Monophasés
Onduleurs triphasés
3
5
1
4
Convertisseurs DC/AC2
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Dr.F.BOUCHAFAA Etude des onduleurs de tension 2
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Dr.F.BOUCHAFAA Etude des onduleurs de tension 3
Récepteur alternatifSource continue
Onduleur
I
t
I
t
I
t
C- Conversion Continu – Alternatif (DC/AC):
Le convertisseur jouant le rôle d’interface entre une source continue et une chargealimentées suivant le type de charge, ce convertisseur est appelé onduleurautonome ou assisté.
CONVERTISSEURS DC/AC
Figure 1. Structure d’un convertisseur statique Continu - Alternatif
Onduleur autonome:
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Ph
N
+
-
Vs Uc
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CONVERTISSEURS DC/AC
L’onduleur a pour rôle de convertir le courant continu des capteurs
photovoltaïques en courant alternatif identique à celui du réseau. C’est un
appareil électronique de haute technologie, géré par microprocesseur, qui
garantit que le courant produit répond exactement aux normes fixées par le
gestionnaire du réseau, tant en terme de qualité du courant (voltage, fréquence,
émission d’harmoniques, etc.) qu’en terme de sécurité (protection de
découplage).
Il se présente sous la forme d’un boîtier métallique de petite dimension, muni
d’un radiateur ou d’un ventilateur. Il doit être placé sur un support vertical
(mur par exemple) et dans un espace ventilé. Il ne génère quasiment aucun
bruit. Afin de limiter les pertes d’électricité en ligne, il doit être placé le plus
près possible des modules photovoltaïques.
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CONVERTISSEURS DC/AC
Conversion du courant continu des capteurs photovoltaïques en
courant identique à celui du réseau,
Appareil électronique de haute technologie, géré par µP,
Placé au plus près des modules pour limiter les pertes,
Protection de découplage.
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CONVERTISSEURS DC/AC
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SMA
Source: www.sma-america.comXANTREX
Source: www.xantrex.com
FRONIUSSource: www.fronius.com
PV POWERED
Source: www.pvpowered.com
POWER ONE
Source: www.power-one.com
SOLECTRIASource: www.solren.com
KACO
Source: www.kacosolar.com
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Exemple des specifications d’un onduleur
Xantrex GT3
94%CEC Efficiency
195-600 VDCDC Input Voltage Range
60 HzAC Output frequency (Nominal)
240 VACAC Output Voltage (Nominal)
3000 WattsMaximum AC Power Output
Source: www.xantrex.com/
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CONVERTISSEURS DC/AC
Convertit le courant continu en courant alternatif usuel en phaseavec le réseau.
Fait fonctionner les capteurs PV au maximum de leur puissance(MPPT) quelque soient l’ensoleillement et la température.
Se déconnecte en cas d’absence de tension du réseau
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Figure 2. Chronogrammes de la tension et du courant pour une charge R.
H2 fermé H1 fermé H2 fermé
Uc(V), ic(A)
T2
T
2
T3
0 t (ms)R
E
Uc
H1
H2E
ic
- Charge résistive:
Onduleur à deux interrupteurs électroniques:
R
E
Uc
H1
H2E
ic
H1 fermé
-E- E/R
EE/R
Onduleur Monophasé
R
E
Uc
H1
H2E
ic
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La valeur moyenne de Uc est =0V de même pour le courant
R
EIc
T
1
La valeur efficace de Uc est Uc = E. et pour le courant est
- Charge résistive et inductive:
- Onduleur à deux interrupteurs électroniques:
D1
R-L
EH1
H2E
D2
Uc
ic
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Temps Courant ic Tension Uc Interrupteurs Commandés Eléments Passants
0 < t < t1H1 : ferméic < 0 Uc > 0, Uc =E D1 Passante
D1
R-L
H1
H2
E
D2
Uc
icE
ic > 0 H2 : ferméUc < 0, Uc =-E H2 Passantt2 < t < T
D1
R-L
H1
H2
E
D2
Uc
ic
E
H1 : ferméic > 0 Uc > 0, Uc =Et1< t <T2
D1
R-LE
H1
H2
E
D2
Uc
ic
H1 Passant
ic < 0 H2 : ferméUc < 0, Uc =-E< t < t2T2
D1
R-L
H1
H2
E
D2
Uc
ic
E
D2 Passante
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H2 ferméH1 fermé
E
-E
Figure 3. Chronogrammes de la tension et du courant pour une charge R-L.
H1 H2ÉlémentsConducteurs
D1 D2
H1 fermé H2 fermé
H1D1 H2D2
T
2
T
Uc(V), ic(A)
t12
T3
0 t (ms)
t2 t1+T
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- Onduleur à quatre interrupteurs électroniques:
Uc
ic
H1
H4
H2
H3
D2D1
D4 D3
E
i
Figure 4. représente un onduleur à quatre interrupteurs alimentant une charge inductive
- Structure
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Temps Courant ic Tension Uc Interrupteurs Commandés Eléments Passants
0 < t < t1 H1 et H3 fermésic < 0 Uc > 0, Uc =E D1 et D3 Passantes
- Stratégie de commande
ic > 0 Uc > 0, Uc =E H1 et H3 fermés H1 et H3 Passantst1< t <T2
ic > 0 H2 et H4 fermésUc < 0, Uc =-E D2 et D4 Passantes< t < t2T2
ic < 0 Uc < 0, Uc =-E H2 et H4 fermés H2 et H4 Passantst2 < t <T
- Commande symétrique (Commande adjacente):
La commande du pont est symétrique H1 et H3 sont fermés simultanémentpendant la moitié de la période. Le reste de la période voit la fermeture desinterrupteurs H2 et H4. Lorsque H1 et H3 sont fermés, les deux autresinterrupteurs sont nécessairement ouverts.
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Uc
ic
H1
H4
H2
H3
D2
D1
D4
D3
E
i
0 < t < t1
Uc
ic
H1
H4
H2
H3
D2
D1
D4
D3
E
i
t1< t <T2
Uc
ic
H1
H4
H2
H3
D2
D1
D4
D3
E
i
< t < t2T2
Uc
ic
H1
H4
H2
H3
D2
D1
D4
D3
E
i
t2 < t <T
- Commande symétrique:
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Figure 5. Chronogrammes de la tension et du courant pour une Commande symétrique.
H2 ferméH1 fermé
E
-E
H1 H2ÉlémentsConducteurs
D1 D2
H1 fermé H2 fermé
H1D1 H2D2
Uc(V), ic(A)
T
2
Tt12
T3
0 t (ms)
t2 t1+T
- Commande symétrique:
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La commande du pont n’est plus symétrique H1 et H3 ne sont pas nécessairement
fermés en même temps, il en est de même pour H2 et H4.
Pendant la première demi période H1 et H3 sont fermés simultanément puis c’est
au tour de H3 et H4 d’être fermés conjointement.
Pendant la seconde demi période H4 reste fermé avec H2, puis revient H1 avec H2.
- Stratégie de commande
- Commande Asymétrique (Commande décalée):
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- Commande décalée:
Temps Courant ic Tension Uc Interrupteurs Commandés Eléments Passants
att0 ic < 0 Uc > 0, Uc =E H1 et H3 fermés D1 et D3 Passantes
1a ttt ic > 0 Uc > 0, Uc =E H1 et H3 fermés H1 et H3 Passants
2
Ttt1 ic > 0 Uc =0, Uc =0 H3 et H4 fermés H3 et D4 Passants
btt2
T ic > 0 Uc < 0, Uc =-E H2 et H4 fermés D2 et D4 Passantes
2b ttt ic < 0 Uc < 0, Uc =-E H2 et H4 fermés H2 et H4 Passants
Ttt2 ic < 0 Uc =0, Uc =0 H1 et H2 fermés H2 et D1 Passants
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- Commande décalée:
1a ttt 2
Ttt1
btt2
T
2b ttt
Ttt2 att0
Uc
ic
H1
H4
H2
H3
D2D1
D4 D3
E
i
Uc
ic
H1
H4
H2
H3
D2D1
D4 D3
E
i
Uc
ic
H1
H4
H2
H3
D2D1
D4 D3
E
i
Uc
ic
H1
H4
H2
H3
D2D1
D4 D3
E
i
Uc
ic
H1
H4
H2
H3
D2D1
D4 D3
E
i
Uc
ic
H1
H4
H2
H3
D2D1
D4 D3
E
i
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ElémentsConducteurs
t1ta
D1
D3 D2
D4
tb
2
T
0
Uc(V), ic(A)
t (ms)
-E
E
Figure 6. Chronogrammes de la tension et du courant pour une Commande décalée.
2
T3
ta+T t1+TT
- Commande décalée:
t2
H1
H3
H4 H1
H3
H4
H2 H2
H3
H1
H2
H4
D3
D1
D2
D4
H3
H1
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- Commande décalée:
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0VUc
T
t2EUc 1
La charge est inductive, le courant dans la charge ic est sinusoïdal. Le courant icest en retard par rapport à la tension aux bornes de la charge.
La valeur efficace de Uc est:
La valeur moyenne de Uc est :
. Onduleur de tension triphasée:
Figure 7. Représentation d’un onduleur de tension triphasé
- Structure
H1D1
H'1D'1
H2D2
H'2D'2
H3 D3
H'3D'3
Charge triphasée
V3
V1
NV
1i1
V2
i23
V i3
E
Ais
B
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. Onduleur de tension triphasée:
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Z
Z
Z
Neutre
Phase 1
Phase 2
Phase 3
Source Charge
V1
V2
V3
U12
U23
U31
1
2
3
N
Tensions V = Tensions simples, entre neutre et phase
U12 V1 V2= -
Tensions U = Tensions composées, entre phases
Système triphasé
. Onduleur de tension triphasée:
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Exemple : Distribution basse tension : V = 231 V et U = 400 V
ChronogrammesDiagramme de Fresnel
Relation entre les valeurs efficaces : .V3U
V1
V2
V3U12
U23
U31V2
Système triphaséu12 u23 u31
0 t
opposé de u12
2V
2U
T
. Onduleur de tension triphasée:
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Couplage étoileCouplage triangle
Zy
1
23
NZy Zy
Zd
Zd
Zd
1
2
3
Zd
Zd
Zd
1
2
3
U12
U23
U31
Zy
Zy
Zy
1
2
3
N
V2
V1
V3
Système triphasé
Système triphasé
3 phases 1,2,3 ou A,B,C ou R,S,T et un neutre N
Tensions simples Tensions composées
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Dr.F.BOUCHAFAA Etude des onduleurs de tension 27
0VVV
0iii
321
321
(3)VVU
(2)VVU
(1)VVU
1331
3223
2112
13213112 3.VVV2.VUU
)U.(U3
1V 31121
)U.(U3
1V 12232
)U.(U3
1V 23313
)U.(U3
1V 31121
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Dr.F.BOUCHAFAA Etude des onduleurs de tension 28
H'3H3H'3H3
E
0
U3
H2H'2H2H'2
0
U2
E
H1H'1H1
E
0
U1
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Dr.F.BOUCHAFAA Etude des onduleurs de tension 29
H'3H3H'3H3
H2H'2H2H'2
0
U2
E
H1H'1H1
E
0
U1
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Dr.F.BOUCHAFAA Etude des onduleurs de tension 30
u12
E
- E
0
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H'3H3H'3H3
E
0
U3
H2H'2H2H'2
H1H'1H1
E
0
U1
u31
E
0
-E
u12
E
- E
0
H'3H3H'3H3
H2H'2H2H'2
H1H'1H1
v1
0
E3
2
E3
2
u31
E
0
-E
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Figure 8. Chronogrammes de la tension simple V1 d’un onduleur de tension triphasé
v1
0
E3
2
E3
2
H3H'3H'3H3
H'2H'2 H2 H2
H1 H1H'1
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Merci de votre attention
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