Examen 2018-2019 - Corrigé.

Examen d’Electronique de Puissance – 2A.
(1h – Ni documents, ni
calculatrice).
QCM de cours.
Pour chaque question, entourer la ou les bonnes réponses. Attention : une bonne réponse rapporte
des points. Une mauvaise réponse en fait perdre. Pas de réponse = 0 point.
1 : On a le récepteur suivant, alimenté par une tension 𝑣(𝑡) = 𝑉𝑒𝑓𝑓 . √2. cos⁡(𝜔. 𝑡) et un courant
𝑖(𝑡) = 𝐼𝑒𝑓𝑓 . √2. cos⁡(𝜔. 𝑡 − 𝛷). On note T la période de v(t) et i(t), P la puissance active, Q la
puissance réactive et S la puissance apparente (pas la puissance apparente complexe) reçues par le
récepteur.
Alors :
1 𝑇
a) 𝑃 = 𝑇 ∙ ∫0 𝑣(𝑡). 𝑖(𝑡) . 𝑑𝑡
b) P+Q=S
c) S=Veff.Ieff
d) S²=P²+Q²
e) P=Veff.Ieff.cos(φ)
f) P=Veff.Ieff.sin(φ)
2 : Une structure en pont en H à 4 interrupteurs supposés idéaux permet (en choisissant une
commande, une source et une charge adaptées) :
a) De réaliser un hacheur abaisseur (buck en anglais) .
b) De réaliser un onduleur monophasé.
c) De réaliser un redresseur.
d) De réaliser un convertisseur continu-continu pouvant travailler dans les quatre quadrants
3 : MLI signifie :
a) Modulation de Longueur et d’Intensité
b) Mesure de Largeur d’Impulsion
c) Modulation de Largeur d’Impulsion.
4 : Il est possible de mettre OFF (=bloquer) un thyristor à n’importe quel instant via sa commande de
gâchette.
a) Vrai
b) Faux.
5 : Dans le cas d’une utilisation normale (pas d’avalanche), quelle sont les conditions nécessaires et
suffisantes pour rendre un thyristor conducteur (=le mettre ON) ?
a) Avoir vT>0 et appliquer une impulsion positive suffisante de courant iG sur la gâchette.
b) Avoir vT<0 et appliquer une impulsion positive suffisante de courant iG sur la gâchette.
c) Avoir vT<0 et appliquer une impulsion négative suffisante de courant iG sur la gâchette.
6 : Une diode réelle…
a) A un vD>0 quand iD>0

b) A un vD qui diminue si iD augmente, quand la diode est conductrice.
c) Commute instantanément.
d) Entre en avalanche (ou claquage) si l’on applique une tension vD trop négative.
7 : Si dans un montage on observe que la variation de tension aux bornes d’un thyristor est trop
rapide, quel circuit peut-on ajouter pour la freiner efficacement.
a) Un snubber RC en série avec le thyristor.
b) Un snubber RC en parallèle avec le thyristor.
Questions de cours et applications.
1) Comment appelle-t-on un convertisseur qui transforme une tension alternative en une tension
continue ?
Un redresseur.
2) Donner la formule permettant de calculer la moyenne <y(t)> d’un signal y(t), périodique de
période T.
Quel que soit θ réel:

1 +T
y (t ) = y ( t ) .dt
T
3) Calculer la moyenne du courant i(t) périodique de période T suivant (donner les étapes du calcul):
𝑇 𝐷.𝑇
1 1 1 1 𝐼𝑚𝑎𝑥 . 𝐷. 𝑇 𝐷. 𝐼𝑚𝑎𝑥
〈𝑖(𝑡)〉 = ∙ ∫ 𝑖(𝑡). 𝑑𝑡 = ∙ ∫ 𝑖(𝑡). 𝑑𝑡 = ∙ 𝑎𝑖𝑟𝑒𝑡𝑟𝑖𝑎𝑛𝑔𝑙𝑒 = ∙ =
𝑇 0 𝑇 0 𝑇 𝑇 2 2
4) Donner la formule permettant de calculer la valeur efficace yeff d’un signal y(t), périodique de
période T.
Quel que soit θ réel:
5) Calculer la valeur efficace veff de la tension v(t) périodique de période T suivante :
𝑇 𝑇
1 1 1
𝑣𝑒𝑓𝑓 = √ ∙ ∫ 𝑣²(𝑡). 𝑑𝑡 = √ ∙ ∫ 𝑉0 ². 𝑑𝑡 = √ ∙ (1 − 𝐷). 𝑇. 𝑉0 ² = √(1 − 𝐷) ∙ 𝑉0
𝑇 0 𝑇 𝐷.𝑇 𝑇
6) Donner la formule (celle avec cosinus et sinus, en notant Ak (k≥1) les coefficients des termes en
cosinus et Bk les coefficients des termes en sinus) de la décomposition en série de Fourier d’un signal
f(t) périodique de période T, supposé décomposable en série de Fourier.
Donner aussi les formules des coefficients A0, Ak (pour k≥1) et Bk (k≥1).
+∞
𝑓(𝑡) = 𝐴0 + ∑[𝐴𝑘 . 𝑐𝑜𝑠(𝑘. 𝜔. 𝑡) + 𝐵𝑘 . 𝑠𝑖𝑛(𝑘. 𝜔. 𝑡)]

𝑘=1
1 𝜏+𝑇
𝐴0 = ∙ ∫𝜏 𝑓(𝑡). 𝑑𝑡 = ⟨𝑓(𝑡)⟩, ⁡⁡𝜏 ∈ 𝑅
𝑇
𝜏+𝑇
2
𝐴𝑘 = ∙ ∫ 𝑓(𝑡). cos(𝑘. 𝜔𝑡) . 𝑑𝑡 𝑝𝑜𝑢𝑟 𝑘 ∈ 𝑁 ∗ , 𝜏 ∈ 𝑅
𝑇 𝜏
2 𝜏+𝑇
𝐵𝑘 = 𝑇 ∙ ∫𝜏 𝑦(𝑡). sin⁡(𝑘. 𝜔. 𝑡). 𝑑𝑡 𝑝𝑜𝑢𝑟 𝑘 ∈ 𝑁 ∗ ,⁡𝜏 ∈ 𝑅
7) Donner la formule (faisant intervenir la résistance dynamique rd, vD0, le courant moyen <iD> et le
courant efficace iD_eff) donnant la puissance moyenne dissipée par conduction, notée Pconduction, dans
la diode ayant la caractéristique simplifiée suivante, traversée par un courant iD(t) périodique de
période T:
Pconduction= <pconduction(t)> = VD0.<iD> + rd.iD_eff²
8) Calculer l’énergie Eoff dissipée lors de la mise OFF de l’interrupteur ci-dessous (donner les étapes
du calcul). On supposera que vK≈0 V avant la montée de la tension et iK≈0 A après la chute du
courant.
𝑡𝑠 +𝑡𝑟𝑣 +𝑡𝑓 𝑡𝑠 +𝑡𝑟𝑣 𝑡𝑠 +𝑡𝑟𝑣+𝑡𝑓

𝐸𝑜𝑓𝑓 = ∫ 𝑣𝐾 ∙ 𝑖𝐾 ∙ 𝑑𝑡 = ∫ 𝑣𝐾 ∙ 𝑖𝐾 ∙ 𝑑𝑡 + ∫ 𝑣𝐾 ∙ 𝑖𝐾 ∙ 𝑑𝑡
0 𝑡𝑠 𝑡𝑠 +𝑡𝑟𝑣
𝑡𝑠 +𝑡𝑟𝑣 𝑡𝑠 +𝑡𝑟𝑣 +𝑡𝑓

𝐸𝑜𝑓𝑓 = 𝐼0𝑀∙ ∫ 𝑣𝐾 ∙ 𝑑𝑡 + 𝑈. ∫ 𝑖𝐾 ∙ 𝑑𝑡 = 𝐼0𝑀∙ 𝑎𝑖𝑟𝑒𝑡𝑟𝑖𝑎𝑛𝑔𝑙𝑒𝑣 + 𝑈. 𝑎𝑖𝑟𝑒𝑡𝑟𝑖𝑎𝑛𝑔𝑙𝑒𝑖
𝐾 𝐾
𝑡𝑠 𝑡𝑠 +𝑡𝑟𝑣
𝑈. 𝑡𝑟𝑣 𝐼0𝑀 . 𝑡𝑓
𝐸𝑜𝑓𝑓 = 𝐼0𝑀 ∙ + 𝑈.
2 2
𝐼0𝑀 ∙ 𝑈
𝐸𝑜𝑓𝑓 = ∙ (𝑡𝑟𝑣 + 𝑡𝑓 )
2
9) La commutation précédente est-elle douce ou dure (justifier)?

Commutation dure car on a vK et iK simultanément non nuls lors de la commutation.
10) Exprimer en fonction de Eoff la puissance moyenne PC_off dissipée dans l’interrupteur précédent
lors des mises OFF, en supposant que l’interrupteur travaille en découpage à la fréquence de
découpage f.
𝑃𝐶_𝑜𝑓𝑓 = 𝐸𝑜𝑓𝑓 ∙ 𝑓
11) Donner le symbole d’un transistor IGBT, en nommant les trois électrodes.
G=grille
C= Collecteur
E=Emetteur.
12) Donner le nom (ou l’acronyme) des deux autres types de transistors vus en cours.
Transistor bipolaire et transistor MOSFET.

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6 : Une diode réelle…

a) A un vD>0 quand iD>0

Questions de cours et applications.

Quel que soit θ réel:

5) Calculer la valeur efficace veff de la tension v(t) périodique de période T suivante :

𝑓(𝑡) = 𝐴0 + ∑[𝐴𝑘 . 𝑐𝑜𝑠(𝑘. 𝜔. 𝑡) + 𝐵𝑘 . 𝑠𝑖𝑛(𝑘. 𝜔. 𝑡)]

Pconduction= <pconduction(t)> = VD0.<iD> + rd.iD_eff²

𝑡𝑠 +𝑡𝑟𝑣 +𝑡𝑓 𝑡𝑠 +𝑡𝑟𝑣 𝑡𝑠 +𝑡𝑟𝑣+𝑡𝑓

𝑡𝑠 +𝑡𝑟𝑣 𝑡𝑠 +𝑡𝑟𝑣 +𝑡𝑓

9) La commutation précédente est-elle douce ou dure (justifier)?

Transistor bipolaire et transistor MOSFET.

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