chapitre 16 Redressement non commandé

8/13/2019 chapitre 16 Redressement non command

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C.P.G.E-TSI-SAFI Redressement non command 2006/2007

MrBENGMAIH 1

sine MV V wt =

VsVe V

i

i

R

Redressement non commandIntroduction :

Les rseaux et les rcepteurs lectriques absorbent de lnergie sous deux formes, en

continus ou en alternatifs. Pour adapter loffre la demande quatre types de convertisseurs

sont ncessaires. Parmi ceux-ci, la conversion alternatif-continu au sein de redresseurs non

commands ou commands.I. Monophas simple alternance:1. Sur charge purement rsistive :

La tension napparat aux bornes de la

charge que si la tension de la source est positive

entranant une tension positive en sortie. Ds que

la tension rseau est ngative, la diode est

bloque : la tension aux bornes de la charge et le

courant sont nuls.

Ce fonctionnement est illustr par les

chronogrammes suivants :

Tension et courant moyens : Les valeurs moyennes de la tension aux bornes de la charge et

du courant sont : ( ) 0M

s

VV t V

= = ; ( ) 0

MVi t IR

= =

Puissance :La puissance instantane est ( )2

2sinMV

pR

= de0 puis nulle ensuite.

La puissance moyenne est alors : ( )

2

4

MV

p PR

= =

.

-VM

+VM

VM/R

i

43

Vs+VM

-VM

2 34

4

4

3

3

2

Ve

Vd


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MrBENGMAIH 2

Tension et courant efficaces :2

Meff

VI

R= ,

2

Meff

VV = .

Facteur de puissance : Le facteur de puissance k est rapport de la puissance active(moyenne) la puissance apparente.

Vu de la source : ( )P p t= , .

2

Meff

VS I= donc :

10,71

2

Pk

S

= = .

ConclusionCe dispositif simple assure laugmentation de la tension moyenne puisquelle nest

plus nulle. Il demande tre amlior afin datteindre une valeur proche de la tension crte

avec un facteur de puissance bien meilleur que 0,71.

2. Sur charge RL :

En lectrotechnique les charges sont souvent combines : inductive et rsistive. Les

lectroaimants ou les machines courant continu en sont des exemples. Le schma permettant

la nouvelle tude est celui de la Figure suivante.

Pour dterminer linstant dannulation de courant on rsout lquation diffrentielle.

La solution gnrale de lquation diffrentielle( )

L ( ) sinMdi t

Ri t V wtdt

+ = est la

somme de la solution gnrale de lquation sans second membre( )

L ( ) 0di t

Ri tdt

+ = et la

solution particulire de la forme sin cosA wt B wt+

( ) ( ) ( )( ) ln

L ( ) L L

di t R di t R i t Ri t dt t

dt i t

= = =

. Do : L( )

Rt

i t e

= .

En remplaant la solution particulire dans la solution gnrale il vient que:

Lcos Lsin sin cos sinMAw wt Bw wt AR wt BR wt V wt + + = ; do :L 0

L+ M

Aw BR

Bw AR V

+ =

=.

Il sagit dun systme dont : ( )2 2

L

L-L

R w

w Rw R

= = + ;

( ) ( )2 22 2

0

-L

L L

MA M

R

w V RVA

w R w R

= = =

+ +

;( ) ( )

2 22 2

0 L

-L

L L

MB M

w

V R wVB

w R w R

= = =

+ +

.

Finalement la solution gnrale de lquation diffrentielle

est :( ) ( )

L2 22 2

L( ) sin cos

L L

Rt

M MRV wV

i t e wt wt w R w R

= +

+ +

. Si ( 0) 0i t = = alors :

( )2 2L

( 0) 0L

MwVi tw R

= = =+

( )2 2

L

L

MwV

w R=

+

.

i

Vs

D

sine MV V wt =

V

i

VeR

L


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MrBENGMAIH 3

( ) ( ) ( )L

2 2 22 2 2

L L( ) sin cos

L L L

Rt

M M MwV RV wV

i t e wt wt w R w R w R

= +

+ + +

Si lon pose :

( )2 2

cosL

R

w R

=+

,

( )2 2

Lsin

L

w

w R

=+

etLw

tgR

= . Il vient que :

( )

L

2 2

( ) sin cos sin sin cosL

R tMVi t e wt wt

w R

= + +

.

( )( )( )L

2 2

( ) sin sinL

Rt

MVi t e wt

w R

= + +

.

Remarque: dbit sur charge RL avec diode de roue libre.

i

D2

i

Vs

D1

sine MV V wt =

Vd

i

VeR

L

-VM

Ve

Instant o i(t) est

nul

Diode bloque

2

+VM

i

Vs

/2

2

2

+VM

-VM

+VMVe


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MrBENGMAIH 4

3. Sur charge RLE :La conduction de la diode D napparat quune fois que la tension de cathode est

suprieure celle de lanode, cest dire ve(t) E. Cette condition correspond aux angles a

dallumage et e dextinction. Le courant respecte les mmes rgles dexistence prcdentes :

croissance ds a et annulation au-del de e en 0. Cest entre ces deux angles que la diode

est en conduction force qui se traduit par lapparition dune portion ngative de la tension vs.

DiodeD2

passanteDiode D1 passante

i

Vs

/22

2

+VM

-V

+VM

Ve

Diode D1 passanteD1, D2 bloques

E

0ea

Ve

0

e

a

E

iVs

sine MV V wt =

E

Vd

i

Ve

D

L


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MrBENGMAIH 5

II. Monophas double alternance :1. Sur charge purement rsistive :

On trouve aussi le montage transformateur point milieu qui utilise seulement deux diodes :

U1

VRRM=VM

U2

-VM

-VM

-VM

+VM

+VM

VAK2, VAK3

VAK1, VAK4

U2

ie

VAK4VAK3

VAK2VAK1

i4i3

i2i1

Charge

rsistive

D4D3

D2D1

230V 50 Hz

U1


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MrBENGMAIH 6

2. Sur charge RL :

Vs

VRRM=2VM

VD2-2VM

-VM

-VM

-VM

+VM

+VM

VD1

Ve VD1

U1

R

i

D

D

VD2

1i

U

v

v

220V50Hz

is

U2

ie

VAK4VAK3

VAK2VAK1

i i3

i2i

D4D3

D2D1

230V 50 Hz

U1

R

L


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MrBENGMAIH 7

3.

Sur charge RLE :

On aura les mmes chronogrammes. La tension moyenne: ( ) ( )0

1 sins MV V d

=

( ) [ ]0

cosMsV

V

= ( ) [ ]2

1 1M MsV V

V

= + = : ( )2 M

s

VV

= ;

or : ( ) ( ) ss sdi

V t Ri t E Ldt

= + + ( ) ( ) ( )s

s s

diV R i E L

d

= + + .

( )0

sdiL

d

= .

( ) ( )2 M

s s

VV R i E

= + = ( )

2M

s

VE

i I csteR

= = =

III. Triphas :Hypothse: Courant constant dans la charge

Vs

VevR

i

D

1

D

4

D

3

D

2

Is

L

R

E

U1

-I

+I

I

I

i3

ie

U2

-VM

-V

+VM

+V

VD1

i1


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MrBENGMAIH 8

1. Commutation parallle simple : P3 diodes :

a. Commutateur le plus positif :

Schma de principe:Le montage redresseur P3 diodes est constitu de trois diodes, connectes chacune une

phase.

Etude du fonctionnement:A partir du rseau triphas, on obtient un systme triphas quilibr de tensions (Vs1, Vs2,

Vs3), qu'on notera : Vs1(t) = Vmsin wt ; Vs2(t) = Vmsin (wt - 2/3) ;

Vs3(t) = Vmsin (wt - 4/3)

Les trois diodes forment un redresseur plus positif, qui laisse passer tout instant la

plus positive des tensions, soit : V1la plus positive. Si D1conductrice Uc = VS1.VD2= VS2- Uc= VS2- VS1


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MrBENGMAIH 9

Valeur moyenne de la tension redresse :

( ) ( )5 / 6

/ 6

3 31 3( ) sin

2 2

Mcmoy c M

T

VU U t dt V wt d wt

T

= = =

Tension inverse maximale aux bornes des diodes bloques :Si on considre, par exemple, la diode D2, la tension ses bornes a l'allure

suivante :

La tension maximale supporter en inverse par les diodes. Par exemple pour VD2, dans

l'intervalle /6


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MrBENGMAIH 10

Courants dans les diodes :Le courant de sortie tant considr comme constant, de valeur Ic, et les diodes parfaites, on

dduit de l'tude du fonctionnement les formes d'ondes des courants dans ces dernires:

i1, i2, i3sont respectivement les courants dans les diodes D1, D2, D3.

D'o les expressions de imax, imoyet ieff, les valeurs maximale, moyenne et efficace de ces

courants: imax= Ic ;1

( ) 3

c

imoy i

T

Ii i t dt T= = ;

21( ) 3

cieff i

T

Ii i t dt T= = i = 1, 2, 3

b. Commutateur le plus ngatif : Schma de principe:

Chronogrammes :

-Ic

-Ic

ID3

ID2

ID1

D2 passanteD3 passanteD2 passante D1 passante

V1 V2 V3

D3

D2

D1

ID3

ID2

ID1R

UC

Ic

VD3

VD2

VD1Vs1

T

S

Vs2

Vs1


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MrBENGMAIH 11

2. Commutation parallle double : PD3 diodes: schma de principe:

tude de fonctionnement:Les diffrentes phases de fonctionnement du montage sont alors dcrites par le tableau

suivant:

VD3

VD2

VD1

V1 V2 V3

V1V2 V3

V1 V2 V3


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MrBENGMAIH 12

IntervallesDiodes

passantes

Tensions aux bornes des diodes

bloquesTension redresse

/6 t < /2 D1, D'2

VD2= VD1 - Vs1+ Vs2 Vs2- Vs1

VD3= VD1- Vs1+ Vs3 Vs3- Vs1

VD'1= - Vs1+ Vs2+ VD'2 Vs2- Vs1

VD'3= - Vs3+ Vs2+ VD'2 Vs2- Vs3

Uc= - VD'2- Vs2+ Vs1- VD1

Vs1- Vs2

/2 t < 5/6 D1, D'3

VD2= VD1 - Vs1+ Vs2Vs2- Vs1

VD3= VD1- Vs1+ Vs3Vs3- Vs1

VD'1= - Vs1+ Vs3+ VD'3Vs3- Vs1



Vs1- Vs3

5/6 t < 7/6 D2, D'3



VD'1= - Vs1 + Vs3+ VD'3Vs3- Vs1



Vs2- Vs3

7/6 t < 3/2 D2, D'1



VD'2= - Vs2 + Vs1+ VD'1Vs1- Vs2



Vs2- Vs1

3/2 t < 11/6 D3, D'1

VD1= VD3 - Vs3+ Vs1 Vs1- Vs3


VD'2= - Vs2 + Vs1+ VD'1Vs1- Vs2

VD'3= - Vs3+ Vs1+ VD'1 Vs1- Vs3


Vs3- Vs1

11/6 t < 13/6 D3, D'2



VD'1= - Vs1 + Vs2+ VD'2Vs2- Vs1



Vs3- Vs2

Les trois diodes D1, D2, D3forment un commutateur plus positif, qui laisse passer tout

instant la plus positive des tensions, et les diodes D'1, D'2, D'3forment un commutateur plus

ngatif,qui laisse passer la plus ngative des tensions. La tension redresse est tout instant

la diffrence entre ces deux tensions, soit :


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MrBENGMAIH 13

Valeur moyenne de la tension redresse

( ) ( ) ( )2

6

3 31 3 2sin sin

3

Mcmoy c M

T

VU U t dt V wt wt d wt

T

= = =

Tension inverse maximale aux bornes des diodes bloquesD'aprs l'tude du fonctionnement, Si on considre, par exemple, la diode D2, la tension ses

bornes a l'allure suivante :

La tension maximale supporter par les diodes. Par exemple pour VD2, dans

l'intervalle /6 t < 5/6. max 2 33

D D MV V wt V

= = =

.

U21U23U13U12U32U31U23 U21

U32 U12U32U31U21U23U13U12

13/6

2

3/25/6/6

= w t

V1 V2 V3

Uc

VD2

U32 U12U32U31U21U23U13U12

13/6

2

3/25/6/6

= w t

V1 V2 V3

Uc

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