Screenshot 2022-08-24 at 21.01.06
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ELECTRONIQUE DE PUISSANCE
GBM2
2. Pré-requis
Electronique de puissance 1
3. Organisation du cours
4. Évaluation
Devoir 1
2
Plan du cours
III. Hacheurs;
son environnement.
3
IST
4
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
Introduction
Définition
L’électronique de Puissance est la branche du génie électrique qui a pour objet
l'étude de la conversion d'énergie électrique.
5
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
Définition
Ainsi L'électronique de puissance est une discipline qui étudie comment on peut
régler :
La forme
L’amplitude
Ou les deux (Forme et l’amplitude) de la tension d’un générateur
(alternatif ou continu) pour l ’adapter à un récepteur à l'aide de
dispositifs statiques.
Historique
Avant le développement des semi-conducteurs issu des progrès de la physique, pour
convertir une tension alternative en une tension continue ou l’inverse on utilisait des
machines électriques :
7
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
Historique
Exemples de conversions avec des machines
Conversion d’une tension continue vers une tension alternative :
8
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
Encombrement
Mauvais rendement
Coût de maintenance élevé
Difficilement commandable
Difficilement commandable
9
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
Définition
Un convertisseur statique est un dispositif qui transforme de l'énergie électrique
disponible en une forme appropriée (offre) à une autre forme adaptée à
l'alimentation d'une charge (demande)
La conversation se fait à l 'aide de dispositifs semi-conducteurs de puissance
fonctionnant en commutation pour avoir un bon rendement.
10
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
Bon rendement
Encombrement réduit (taille et masse réduites)
Silencieux (bien être)
Une utilisation plus souple et plus adaptée de l’énergie électrique, conforme aux
besoins actuels des utilisateurs ;
Une amélioration de la gestion, du transport et de la distribution de l’énergie
électrique pour le fournisseur d’énergie ;
11
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
12
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
13
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
14
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
Transistor GTO …
Diode
C’est un interrupteur unidirectionnel en courant non commandable ni à la
fermeture ni à l’ouverture : Blocage et amorçage naturelle.
Conséquence: Si la diode est passante alors elle se comporte comme un interrupteur fermé
𝑨𝑲
𝑨𝑲
• Mode bloquée
La diode est bloquée lorsque le courant IAK qui la traverse est nul
Conséquence: Si la diode est bloquée alors elle se comporte comme un interrupteur ouvert
𝑨𝑲
16
𝑨𝑲
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
𝑨𝑲 17
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
𝑨𝑲
NB:
Une fois le thyristor passant, il s’ouvre que lorsque le courant qui le traverse s’annule
19
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
Transistor saturé : ici, le courant iB est tel que le transistor impose une tension
VCE nulle tandis que le courant ic atteint une valeur limite dite de saturation
icsat. L’équivalent est un commutateur fermé.
20
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
Image
Symbole
21
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
22
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
23
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
26
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
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FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
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FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
29
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
30
FONCTIONS ET COMPOSANTS DE L’ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE
Questions de cours:
31
IST
REDRESSEMENTS
32
INTRODUCTION
Un montage redresseur permet d’obtenir une tension continue (de valeur moyenne
non nulle) à partir d’une tension alternative sinusoïdale (de valeur moyenne nulle).
On distingue :
Le facteur de forme;
Plus F tend vers 1, plus la tension
Vc redressée Vc(t) peut être considérée
F
Vc comme continue.;
Le taux d’ondulation :
34
INTRODUCTION
Domaines d'utilisation
La conversion alternative / continue est utilisée dans un très large plage de
puissance :
35
INTRODUCTION
Types de fonctionnement du convertisseur et désignation
Variabilité de la tension de sortie moyenne <Vs>
Dans ce dernier cas, la charge doit être réversible : situation d’une MCC fonctionnant
en génératrice.
36
IST
REDRESSEMENTS
NON COMMANDE
37
redressement non commandés
Symbole normalisé convertisseur alternatifs/continu non commandé
Composants utilisés :
L’entrée est une tension alternative monophasée. Le circuit est constitué des
diodes fournissent des tensions continues constantes (non réglable).
On distingue :
Le redressement non commandé simple alternance : (constitué d’une diode)
Le redressement non commandé double alternance : (constitué de 2 ou 4 diodes)
39
Le pont simple monophasé P1 Le pont double monophasé PD2
redressement non commandés
Redressement non commande sur circuits monophasés
On distingue :
Le pont triphasé P3
Le pont triphasé PD3
40
redressement non commandés
Le redressement non commande simple alternance
1. Charge résistive:
a) Montage
b) Analyse du fonctionnement
41
redressement non commandés
Le redressement non commande simple alternance
1. Charge résistive:
c) Formes d’ondes des différentes grandeurs
42
redressement non commandés
Le redressement non commande simple alternance
1. Charge résistive:
d) Valeur moyenne de la tension vC et du courant iC
T
1 1
Vcmoy Vc (t )dt Vcmoy V ( )d Avec V ( ) VM sin( )
T0 2 0
VM VM
Vcmoy Ic
Et
.R
e) Calcul de valeur efficace de la tension redressée Vc
1
T
1
2
1 cos 2
Sin
2
Vc ( (VM sin ) d ) Avec (
2
Vc Vc 2 (t )dt )
T 0 2 0 2
VM Vc VM
Vc Et Ic
R 2.R
2 43
redressement non commandés
Le redressement non commande simple alternance
1. Charge résistive:
f) Facteur de forme et taux d’ondulation
VM
Vc
F 2 1.57
Vc VM 2
Et
VcMAX VcMIN VM 0
3.14
Vc VM
44
redressement non commandés
Le redressement non commande simple alternance
2. Charge R L:
b) Analyse du fonctionnement
a) Montage
T
0t Ve(t)>0, la diode D est passante Ud=0V d’où Vs=Ve
2
di
L’effet de self L emmagasine de l’énergie.
dt
T di
t L’effet de self L arrêt d’emmagasiner de l’énergie
2 dt
T di
t t0 L’effet de self L restitue de l’énergie.
2 dt
2. Charge R L:
b) Analyse du fonctionnement
46
redressement non commandés
Le redressement non commande simple alternance
2. Charge R L :
c) Formes d’ondes des différentes grandeurs
47
redressement non commandés
Le redressement non commande simple alternance
2. Charge R L :
c) conclusion
La charge inductive introduit un retard à l’installation et à la suppression du
courant. Le courant est “Lissé“.
négative, sa valeur moyenne est diminuée par rapport au cas d’une charge résistive.
Pour éviter cet inconvénient, on emploie une diode de DRL dite de “roue libre“,
Dès que la tension redressée Vs tend à devenir négative, la diode DRL se met à
49
redressement non commandés
Le redressement nom commande simple alternance
2. Charge R L + Diode de roue libre (DRL):
b) Formes d’ondes des différentes grandeurs
50
redressement non commandés
Le redressement non commande double alternance
1. Charge résistive:
a) Montage
V ( ) VM sin( )
51
redressement non commandés
Le redressement non commande double alternance
1. Charge résistive:
b) Analyse du fonctionnement
ie iD1 iD 3 ic
iD 4 iD 2 0
uv
U D1 U D 3 0
U D 2 U D 4 v
52
redressement non commandés
Le redressement non commande double alternance
1. Charge résistive:
b) Analyse du fonctionnement
iD 2 iD 4 0
u u 0
U D2 U D4 0
U D1 U D 3 v 0
53
redressement non commandés
Le redressement non commande double alternance
1. Charge résistive:
c) Formes d’ondes des différentes grandeurs
54
redressement non commandés
Le redressement non commande double alternance
1. Charge résistive:
d) Valeur moyenne de la tension u et du courant iC
U est un signal périodique de période T/2
Avec
1 cos 2
Sin
2
( )
2 55
redressement non commandés
Le redressement non commande double alternance
1. Charge résistive:
f) Facteur de forme et taux d’ondulation
uMAX u MIN Vm 0
1.57
Et u 2*Vm 2
56
redressement non commandés
Le redressement non commande double alternance
2. Charge R L:
a) Montage
57
redressement non commandés
Le redressement non commande double alternance
2. Charge R L:
b) Chronogrammes régime interrompue b') Chronogrammes régime ininterrompue
58
Redressement non commandés
Le redressement non commande double alternance
2. Charge R L:
c) Conclusion
Le lissage du courant par une inductance est utilisé pour de forts courants.
REDRESSEMENT
COMMANDE
60
Redressement commandés
Introduction
Un montage redresseur commandé permet d’obtenir une tension continue réglable
(de valeur moyenne non nulle) à partir d’une tension alternative sinusoïdale (de
valeur moyenne nulle). L’utilisation de commutateurs commandables tels que les
thyristors permet de réaliser des redresseurs dont la tension moyenne de sortie peut
varier en fonction de l’angle d’amorçage des commutateurs.
61
Redressement commandés
Introduction
Applications
Variateur de vitesse de moteur à courant continu.
Commande de puissance (chauffage…)
Composant utilisé : le Thyristor
Pour le redressement commandé on utilise principalement les thyristors.
Le thyristor est un tripôle électrique unidirectionnel. En plus de l’anode (A) et de la
cathode (K), il possède une troisième électrode, la gâchette ou électrode de
commande.
62
Redressement commandés
Introduction
Composant utilisé : le Thyristor
Principe de fonctionnement
63
Amorçage du thyristor
Redressement commandés
Introduction
Composant utilisé : le Thyristor
Principe de fonctionnement
blocage du thyristor
Pour bloquer le thyristor, il faut:
Annuler le courant Ia;
Appliquer une tension négative pendant un certain temps t=tq (caractéristique du
thyristor).
64
Blocage du thyristor
Redressement commandés
Ponts de redressement commandé
On considère
TH un thyristor parfait.
Ve (t ) VeM sin(t )
Ve(t)<0 → VAK>0 : le thyristor ne peut pas être amorcé. Il reste bloqué même si
une impulsion apparaît sur la gâchette
67
Redressement commandés
Le redressement commande simple alternance
Charge résistive
c) Chronogramme
iG
68
Redressement commandés
Le redressement commande simple alternance
Charge résistive
d) Valeur moyenne de la tension VC et du courant iC
1 cos
Vs .VeM
2.
69
Redressement commandés
Le redressement commande simple alternance
Charge résistive
d) Valeur moyenne de la tension VC et du courant iC
1 cos
Vs .VeM
2.
70
Redressement commandés
Ponts de redressement commandé: Pont tout thyristor charge R.L.E (moteur)
Montage
Hypothèses:
71
Redressement commandés
Ponts de redressement commandé: Pont tout thyristor charge R.L.E (moteur)
Analyse du fonctionnement
• V>0 , T1 et T3 sont passants car ils sont polarisés en direct et ont reçu
l’impulsion de la gâchette.
• T2 et T4 sont bloqués car ils sont polarisés en inverse
= = = ; = =
= ; = = ; = =−
• Le courant ne s’est pas annulé dans T1 et T3 qui étaient déjà passants. Ils sont
donc toujours passants.
• T2 et T4 sont bloqués car ils sont toujours polarisés en inverse
= = 1= 3= = =
= ; = = ; = =− 72
Redressement commandés
Ponts de redressement commandé: Pont tout thyristor charge R.L.E (moteur)
Chronogramme
73
Redressement commandés
Ponts de redressement commandé: Pont tout thyristor charge R.L.E (moteur)
Valeurs moyennes
Conclusion
Donc pour α > π/2, la tension de sortie Ucmoy devient négative. On appelle le convertisseur
dans ce cas par « Onduleur non autonome mais assisté » car la fréquence de sortie de
l’onduleur est fixée par le réseau (La fréquence de Vs vaut 100Hz imposée par celle du
réseau 50Hz). Et pour α < π/2, la tension de sortie Ucmoy devient positive. On appelle le
convertisseur dans ce cas par « Redresseur »
74
Redressement commandés
Pont mixte symétrique sur charge active
Montage
Conclusion
75
Redressement commandés
Pont mixte symétrique sur charge active
Analyse du fonctionnement
76
Redressement commandés
Pont mixte symétrique sur charge active
Analyse du fonctionnement
77
Redressement commandés
Pont mixte symétrique sur charge active
Analyse du fonctionnement
78
Redressement commandés
Pont mixte symétrique sur charge active
Analyse du fonctionnement
79
Redressement commandés
Pont mixte symétrique sur charge active
Chronogramme
80
Redressement commandés
Pont mixte symétrique sur charge active
81
Redressement commandés
Pont mixte symétrique sur charge active
Valeur moyenne de courant dans la charge
82
Redressement commandés
Pont mixte symétrique sur charge active
Conclusion
83
IST
HACHEURS
84
INTRODUCTION
Définitions
Un hacheur est un convertisseur statique qui permet de régler le transfert d’énergie
entre une source électrique continue et une charge électrique continue.
85
Signal de commande du hacheur.
INTRODUCTION
Les applications des hacheurs
Le rapport cyclique
86
INTRODUCTION
Les différents types d’hacheur
On distingue :
Le hacheur série
Le hacheur parallèle
Le hacheur réversible.
87
HACHEUR SÉRIE
Définitions
Le hacheur série est un abaisseur de tension. C’est à dire que la tension délivrée en
sortie est inférieure à la tension appliquée en entrée. On l’appel aussi hacheur
dévolteur, abaisseur ou Buck
88
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série charge résistive
89
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série charge résistive
Chronogrammes
Analyse du fonctionnement
90
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série charge résistive
Ve
Remarques
91
HACHEUR SÉRIE
Etude d’un hacheur série charge inductive
o Vs Ve 92
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Montage
94
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Analyse de fonctionnement
Nous pouvant décomposer cette analyse en deux parties distinctes :
95
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Analyse de fonctionnement
Nous pouvant décomposer cette analyse en deux parties distinctes :
96
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Analyse de fonctionnement
Nous pouvant décomposer cette analyse en deux parties distinctes :
97
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Analyse de fonctionnement
Nous pouvant décomposer cette analyse en deux parties distinctes :
98
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Analyse de fonctionnement
Nous pouvant décomposer cette analyse en deux parties distinctes :
99
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Relation entre les tensions d’entrée et de sortie
T
En régime établi, la tension moyenne aux bornes de l’inductance est, nulle ( Ldi (t ) 0)
0
100
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Forme d’ondes des principales grandeurs
101
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série charge R, Let EC.
Montage
Quand on alimente un récepteur qui comporte une f.c.e.m (EC) la conduction peut
être soit continue, soit discontinue. Dans notre étude nous ferons la conduction
continue c’est-à-dire :
- On néglige Ri devant U.
- Le courant dans la charge n’est jamais nul au cours d’une période (Car L très grand).
102
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Analyse de fonctionnement
Nous pouvant décomposer cette analyse en deux parties distinctes :
103
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Analyse de fonctionnement
Nous pouvant décomposer cette analyse en deux parties distinctes :
Equ.1
104
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Analyse de fonctionnement
Nous pouvant décomposer cette analyse en deux parties distinctes :
105
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Analyse de fonctionnement
Nous pouvant décomposer cette analyse en deux parties distinctes :
106
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Analyse de fonctionnement
Nous pouvant décomposer cette analyse en deux parties distinctes :
Equ.2
107
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Relation entre les tensions d’entrée et de sortie
Si u(t) désigne la tension aux bornes de la charge qui comporte une résistance R, une
inductance L et EC (f.c.é.m.) on a :
T
En régime établi, la tension moyenne aux bornes de l’inductance est, nulle ( Ldi (t ) 0)
0
et entre 0 t T U= E
108
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Ondulation du courant
Il est important pour un hacheur d’apprécier l’importance de l’ondulation du
courant.
Equ.1
Equ. 2
109
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Ondulation du courant
Il est important pour un hacheur d’apprécier l’importance de l’ondulation du
courant.
Equ. 2
1 E 1
LMax L( )' avec T
2 4 Lf f
E
Donc ΔI est maximum pour α =0,5 LMax
4 Lf 110
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Ondulation du courant
Il est important pour un hacheur d’apprécier l’importance de l’ondulation du
courant.
E
LMax
4 Lf
111
HACHEUR SÉRIE
Étude d’un hacheur série sur charge inductive
Forme d’ondes des principales grandeurs
112
HACHEUR PARALLÈLE
Principe
Le hacheur parallèle permet de varier le courant fourni par une source de courant I
dans un récepteur de tension U.
Tension
Courant
113
HACHEUR PARALLÈLE
Montage
Dans ce cas, E est, une f.é.m. comme dans le cas précédent mais elle est, à
présent en série avec une inductance L donc une source de courant qui débitent
dans une source de tension EC et que la diode D empêche tout retour de
courant vers la source.
Hypothèse d’analyse
115
HACHEUR PARALLÈLE
Analyse du fonctionnement
Nous pouvant décomposer cette analyse en deux parties distinctes :
Equ.1
116
HACHEUR PARALLÈLE
Analyse du fonctionnement
Nous pouvant décomposer cette analyse en deux parties distinctes :
117
HACHEUR PARALLÈLE
Analyse du fonctionnement
Nous pouvant décomposer cette analyse en deux parties distinctes :
Equ. 2
118
HACHEUR PARALLÈLE
Forme d’ondes des principales grandeurs
119
HACHEUR PARALLÈLE
Relation entre les tensions d’entrée et de sortie
120
HACHEUR PARALLÈLE
Ondulation du courant dans l’inductance
Il est important pour un hacheur parallèle d’apprécier l’importance de
l’ondulation du courant dans l’inductance.
On a :
Equ.1
121
TRANSFERT D’ÉNERGIE ET RÉVERSIBILITÉ
Calcule de puissance
Dans les cas précédents hacheur série et hacheur parallèle la puissance moyenne
disponible à la charge est, celle qui a été prise à la source, le rendement étant égal à un.
Cette puissance varie avec le rapport cyclique α.
Hacheur série :
Hacheur parallèle:
122
TRANSFERT D’ÉNERGIE ET RÉVERSIBILITÉ
Calcule de puissance
Dans les cas précédents hacheur série et hacheur parallèle la puissance moyenne
disponible à la charge est, celle qui a été prise à la source, le rendement étant égal à un.
Cette puissance varie avec le rapport cyclique α.
Dans les deux cas les transferts d’énergie s’effectuent de la source vers la charge pour
toute valeur du rapport cyclique.
123
HACHEURS RÉVERSIBLES EN COURANT
Montage
124
HACHEURS RÉVERSIBLES EN COURANT
Montage
On obtient alors un hacheur double, ou à deux interrupteurs, réversible en courant. Une telle
structure est, bien adaptée pour la récupération d’énergie en vitesse variable dans le cas d’une
machine à courant continu.
125
HACHEURS réversibles en tension
Montage
126
APPLICATION: HACHEURS
Application 1
On désire étudier un convertisseur de type continu–continu formé par
un hacheur dévolteur, qui alimente une charge active (l’induit d’une
machine à courant continu) d’inductance L=2mH, de f.c.e.m (E) et de
vitesse de rotation angulaire Ω(rad/s), donné par
la figure ci-contre :
127
APPLICATION: HACHEURS
128
IST
ONDULEURS DE TENSION
129
INTRODUCTION
Définitions
L’onduleur est un convertisseur statique qui permet le réglage du transfert de
puissance entre une source de courant ou de tension continue et une source de courant
ou de tension alternative.
Soit imposée constant par la source elle-même (onduleur assisté débité sur le
réseau).
130
INTRODUCTION
Définitions
Comme le convertisseur relie une source et une charge, ils sont forcément
de natures différentes
131
INTRODUCTION
Applications
Les onduleurs sont utilisés dans les cas suivant :
Alimentation des moteurs synchrones et asynchrones dont on désire faire varier la
vitesse.
132
INTRODUCTION
Applications
Les onduleurs sont utilisés dans les cas suivant :
133
INTRODUCTION
Symbole normalisé
Source Source
continue alternative
134
INTRODUCTION
Les interrupteurs utilisés
Justification de l’utilisation des diodes antiparallèle : dans le cas de charge inductive
ou capacitive, le courant dans la charge est déphasé par rapport à la tension ; dans
certaines phases de fonctionnement, le courant ne peut circuler dans les transistors ou
thyristors unidirectionnels (par exemple quand iH1 est négatif même si H1 est
commandé), d'où la présence de diodes en anti parallèle sur ces composants.
135
INTRODUCTION
Types de commande des interrupteurs
136
ONDULEUR DE TENSION MONOPHASÉ À DEUX INTERRUPTEURS
137
ONDULEUR DE TENSION MONOPHASÉ À DEUX INTERRUPTEURS
Analyse de fonctionnement
E
ic
R
E
ic
R 138
ONDULEUR DE TENSION MONOPHASÉ À DEUX INTERRUPTEURS
Chronogrammes
139
ONDULEUR DE TENSION MONOPHASÉ À DEUX INTERRUPTEURS
U Ceff uc (t )²
U Ceff E ² Remarque : la valeur efficace de la
U Ceff E tension aux bornes de la charge est fixe. 140
Onduleur de tension monophasé à deux interrupteurs sur charge inductive
141
Onduleur de tension monophasé à deux interrupteurs sur charge inductive
142
Onduleur de tension monophasé à deux interrupteurs sur charge inductive
Analyse du fonctionnement
La commande des interrupteurs impose un fonctionnement périodique de période T
réglable.
Pendant la première demi-période (0 t < T/2), la commande impose K1
fermé et K2 ouvert. Pendant la deuxième demi-période (T/2 t < T), la
commande impose K1 ouvert et K2 fermé.
Pour 0 t < T/2 : K1 fermé et K2 ouvert donc uc = E. La tension aux
bornes de la charge est positive.
Le courant circule soit par T1 soit par D1 suivant le signe de celui-ci. Le courant
dans la charge ic s’annule à l’instant t1.
Analyse du fonctionnement
Pour 0 t < T/2 : K1 fermé et K2 ouvert donc uc = E.
Pour T/2 t < T : K2 fermé et K1 ouvert donc uc = -E. La tension aux bornes de la
charge est négative.
Le courant circule soit par T2 soit par D2 suivant le signe de celui-ci. Le courant
dans la charge ic s’annule à l’instant t2.
144
Onduleur de tension monophasé à deux interrupteurs sur charge inductive
Analyse du fonctionnement
145
Onduleur de tension monophasé à deux interrupteurs sur charge inductive
Chronogramme
146
Onduleur de tension monophasé à deux interrupteurs sur charge inductive
148
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Commande symétrique.
Charge purement résistive
149
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Commande symétrique.
Charge inductive
La commande des interrupteurs impose un fonctionnement périodique de période T
réglable.
Pendant la première demi-période (0 t < T/2), la commande impose K1 et K3
fermé, K2 et K4 ouvert. Pendant la deuxième demi-période (T/2 t < T), la
commande impose K1 et K3 ouvert et K2 et K4 fermé.
Pour 0 t < T/2 : K1 et K3 fermés et K2 et K4 ouverts donc uc = E. La
tension aux bornes de la charge est positive.
Le courant circule soit par T1 et T3 soit par D1 et D3 suivant le signe de
celui-ci. Le courant dans la charge ic s’annule à l’instant t1.
Le courant de source est égale au courant dans la charge : is = ic
K4
K3
150
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Commande symétrique.
Charge inductive
Pour 0 t < T/2 :
o Pour 0 t < t1 : le courant dans la charge est négatif ic < 0.
Le courant circule par les diodes D1 et D3 : iD1 = iD3 = -ic. Les
interrupteurs T1 et T3 ne conduisent pas.
La puissance instantanée p = uc.ic < 0 : il y a transfert d’énergie de
la charge vers la source de tension. Il s’agit d’une phase de
récupération.
151
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Commande symétrique.
Charge inductive
Pour 0 t < T/2 :
o Pour t1 t < T/2 : le courant dans la charge est positif ic ≥ 0.
Le courant circule par les interrupteurs T1 et T3 : iT1 = iT3 = ic. Les
diodes D1 et D3 sont bloquées.
La puissance instantanée p = uc.ic ≥ 0 : il y a transfert d’énergie de la
152
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Commande symétrique.
Charge inductive
K4
K3
153
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Commande symétrique.
Charge inductive
Pour T/2 t < T :
o Pour T/2 t < t2 : le courant dans la charge est positif ic > 0.
Le courant circule par les diodes D2 et D4 : iD2 = iD4 = ic. Les
interrupteurs H2 et H4 ne conduisent pas.
La puissance instantanée p = uc.ic < 0 : il y a transfert d’énergie de la
charge vers la source de tension. Il s’agit d’une phase de récupération.
154
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Commande symétrique.
Charge inductive
Pour T/2 t < T :
o Pour t2 t < T : le courant dans la charge est négatif ic 0.
Le courant circule par les interrupteurs H2 et H4 : iH2 = iH4 = - ic. Les
diodes D2 et D4 sont bloquées.
La puissance instantanée p = uc.ic ≥ 0 : il y a transfert d’énergie de la source vers la
charge. Il s’agit d’une phase d’alimentation
155
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Charge Chronogramme
inductive montage symétrique
charge inductive
156
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Commande décalée.
Charge purement résistive
157
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Commande décalée.
Charge purement résistive
158
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Commande décalée.
Charge inductive
159
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Commande décalée.
Charge inductive
Ainsi :
Pour 0 t < τ: K4 et K3 fermés et K2 et K1 ouverts donc la charge est court-
circuitée uc = 0. L’intensité du courant dans la charge est négative.
La puissance consommée par la charge p = uc.ic = 0. La charge ne travaille
pas. Il s’agit d’une phase dites de « roue-libre ».
160
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Commande décalée.
Charge inductive
Pour τ t < T/2 : K1 et K3 fermés et K2 et K4 ouverts donc uc = E.
o Pour τ t < t1 : le courant dans la charge est négatif ic < 0.
Le courant circule par les diodes D1 et D3 : il s’agit d’une phase de
récupération.
161
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Commande décalée.
Charge inductive
Pour τ t < T/2 : K1 et K3 fermés et K2 et K4 ouverts donc uc = E.
o Pour t1 < t < T/2 : le courant dans la charge est positif ic ≥ 0. Le
courant circule par les interrupteurs K1 et K3 : il s’agit d’une phase
d’alimentation.
162
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Commande décalée.
Charge inductive
Pour T/2 t < T/2 + τ : K1 et K2 fermés et K3 et K4 ouverts donc la charge
est court-circuitée uc = 0. L’intensité du courant dans la charge est positive.
La puissance consommée par la charge p = uc.ic = 0. La charge ne travaille
pas. Il s’agit d’une phase dites de « roue-libre ».
163
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Commande décalée.
Charge inductive
Pour T/2 + τ t < T : K2 et K4 fermés et K1 et K3 ouverts donc uc = - E.
o Pour T/2 + τ t < t2 : le courant dans la charge est positif ic >0.
Le courant circule par les diodes D2 et D4 : il s’agit d’une phase de
récupération.
164
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Commande décalée.
Charge inductive
Pour T/2 + τ t < T : K2 et K4 fermés et K1 et K3 ouverts donc uc = - E.
o Pour t2 t < T : le courant dans la charge est négatif ic < 0.
Le courant circule par les interrupteurs T2 et T4 : il s’agit d’une phase
d’alimentation.
165
ONDULEUR MONOPHASE EN PONT
Commande décalée.
Charge inductive
166
APPLICATION: Onduleur
On réalise le montage suivant en utilisant quatre interrupteurs électroniques,
fonctionnant deux par deux :