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Redressement triphasé commandé_prof C.P.G.E-TSI-SAFI

- 1 - Mr BENGMAIH

Redressement triphasé commandé Hypothèse : Courant constant dans la charge Ic

I. Commutateurs parallèles simples à thyristors :

1. commutateur le plus positif: P3 a. Schéma de principe

Le montage redresseur P3 à thyristors est constitué de trois thyristors, connecté chacun à une phase.

Figure 1 : Schéma de principe d’un commutateur triphasé le plus positif.

Les thyristors sont débloqués avec un retard en angle de α, c'est à dire que des impulsions de déblocage sont envoyées sur les gâchettes des thyristors respectivement aux angles

Pour th1 ωt = (π/6 + α )+ 2kπ pour th2 ωt = (5π/6 + α )+ 2kπ pour th3 ωt = (3π/2 + α )+ 2kπ

b. Etude du fonctionnement : Les différentes phases de fonctionnement du montage sont alors décrites par le tableau suivant:

Intervalles Thyristors passants

Tensions aux bornes des diodes bloquées

Tension redressée

π/6 + α ≤ ωt < 5π/6 + α Th1

VT2 = VT1 - Vs1 + Vs2 ≈ Vs2 - Vs1=U21

VT3 = VT1 - Vs1 + Vs3 ≈ Vs3 - Vs1=U31

Uc = Vs1 - VT1 ≈ Vs1

5π/6 + α ≤ ωt < 3π/2 + α Th2

VT1 = VT2 - Vs2 + Vs1 ≈ Vs1 - Vs2=U12

VT3 = VT2 - Vs2 + Vs3 ≈ Vs3 - Vs2=U32


3π/2 + α ≤ ωt < 13π/6 + α Th3

VT1 = VT3 - Vs3 + Vs1 ≈ Vs1 - Vs3=U13

VT2 = VT3 - Vs3 + Vs2 ≈ Vs2 - Vs3=U23


D'après ce tableau, la forme d'onde de la tension redressée est donnée aux figures 2, 3 et 4.

IT3

I c>0

N

A

Th3

Th2

Th1

IT2

IT1 R

UC = UAN

VT3

VT2

VT1 Vs1

T

S

Vs2

Vs3


- 2 - Mr BENGMAIH

Figure2 : Allure de la tension redressée pour α = π/6 (30°)

Figure 3 : Allure de la tension redressée pour α = π/2 (90°)

Figure 4: Allure de la tension redressée pour α = 5π/6 (150°)

Th3 Th2 Th1 Th2 Th3

π 2π

α α α

α

Uc

U21 U23 U23 U21 U31 U13 U32 U12

U12 U31 U23 U12

Vs1 Vs2 Vs3

wt

Vs3 Vs1

Vs2 Vs1 Vs3 Vs

wt

Th3 Th2 Th1 Th3

2π π

α α α α

Uc

U23 U23 U31 U12

U32 U21 U13 U32

Vs1 Vs2 Vs3 Vs3 Vs1

Vs2 Vs1 Vs3

Vs2

UC = UAN

wt

Th1 Th3 Th2 Th3 Th1

π 2π

α α α α

U21 U23 U23 U21 U31 U13 U32 U12

U12 U32 U31 U21 U23 U13 U12

Vs1 Vs2 Vs3 Vs3 Vs1


- 3 - Mr BENGMAIH

c. Valeur moyenne de la tension redressée

Rappelons que le retard à l'amorçage α est compris dans l'intervalle [0, π [. Deux cas sont à considérer: - α ≤ π/2, la valeur moyenne de la tension redressée est positive (fig.2), il en est donc de même 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, le système fonctionne en redresseur. - α > π/2, la valeur moyenne de la tension redressée est négative (fig.4) ainsi donc que la puissance active; le transfert de puissance se fait du coté continu vers le coté alternatif, le système fonctionne en onduleur ou redresseur inversé. Le réseau continu néanmoins à imposer la fréquence et à fournir de la puissance réactive, d'où la précision parfois ajoutée dans la dénomination d'onduleur non-autonome.

d. Tensions maximales aux bornes des thyristors bloqués Considérons, par exemple, le thyristor th1, la tension à ses bornes a l'allure suivante:

Figure 5: Allure de la tension aux bornes du thyristor Th1 pour α = π/6 (30°)

Figure 6: Allure de la tension aux bornes du thyristor Th1 pour α = π/2 (90°)

Th Th Th Th

VT1

α α α α

U21 U23 U23 U21 U31 U13 U32 U12

U12 U32 U31 U21 U23 U13 U12 U32

Vs1 Vs2 Vs3 Vs3 Vs1

Vs2 Vs1 Vs3

Vs2

θ

θ

Th Th Th Th Th

VT1

U21 U23 U23 U21 U31 U13 U32 U12

U12 U32 U31 U21 U23 U13 U12 U32

Vs1 Vs2 Vs3 Vs1 Vs3


- 4 - Mr BENGMAIH

Figure 7: Allure de la tension aux bornes du thyristor Th1 pour α = 5π/6 (150°)

Les thyristors devront donc supporter les tensions maximales : max 3T MV V= ±

e. Courants dans les thyristors :

Figure 8: Allures des courants traversants les thyristors Th1, Th2 et Th3

2. Commutateur le plus négatif à thyristor : P3

a. Schéma :

Figure 9 : Schéma de principe d’un commutateur triphasé le plus négatif.

N

B

IT3

VT1

Th3

Th2

Th1

IT2

IT1 R

UC=UBN

I c< 0

VT3

VT2

Vs1

T

S

Vs2

Vs3

θ

13π/6+α 3π/2+α 5π/6+α π/6+α

θ

θ

Th Th Th Th

IT2

IT3

IT1

θ

Th Th Th Th Th

VT1

α α α

α

U21 U23 U23 U31 U13 U32

U12 U31 U13 U12

Vs1 Vs2 Vs3 Vs3 Vs1


- 5 - Mr BENGMAIH

Figure 10: Allure de la tension redressée pour α = π/6 (30°)

Figure 11: Allure de la tension redressée pour α = π/2 (90°)

Figure 12: Allure de la tension redressée pour α = 5π/6 (150°)

α θθθθ

Th Th Th Th

π 2π

α

α α

Uc

U23 U23 U31 U12

U32 U21 U13 U32

Vs1 Vs2 Vs3 Vs3 Vs1

Vs2 Vs1 Vs3 Vs2

Uc= UBN

θθθθ

Th Th Th Th Th

2π π

α

α α

α U23 U23 U31 U12

U12 U31 U23 U12

Vs1 Vs2 Vs3 Vs3 Vs1

Vs2 Vs1 Vs3

Vs2

θθθθ

α

Th Th Th Th

π 2π

α α

α

Uc= UBN

U23 U23 U31 U12

Vs1 Vs2 Vs3

Vs3 Vs2 Vs1 Vs2


- 6 - Mr BENGMAIH

b. Valeur moyenne de la tension redressée 11 7

6 62

7

6 6 2

1 1 2 1 4sin sin sin

2 2 23 33 3 3

cmoy M M MU V d V d V d

π ππα αα

π π πα α α

π πθ θ θ θ θ θπ π π

+ ++

−+ + +

= = − = −

∫ ∫ ∫

3 3cos cos cos

2 6 23

Mcmoy M

VU V

π α απ π⇒ = = −

c. Tensions maximales aux bornes des thyristors bloqués

Figure 13: Allure de la tension aux bornes du thyristor Th1 pour α = π/6

Figure 14: Allure de la tension aux bornes du thyristor Th2 pour α = π/2

θθθθ

VT2

Th Th Th Th Th

2π π

α

α α

α U21 U23 U23 U21 U31 U13 U32 U12

U12 U31 U23 U12 U32

Vs1 Vs2 Vs3 Vs3 Vs1

Vs2 Vs1 Vs3 Vs2

θθθθ

VT1

α

Th Th Th Th

π 2π

α

α

α U21 U21 U31 U13

U12 U32 U31 U21 U23 U13 U12 U32

Vs1 Vs2 Vs3

Vs3 Vs1

Vs2


- 7 - Mr BENGMAIH

Figure 15: Allure de la tension aux bornes du thyristor Th3 pour α = 5π/6 (150°)

Les thyristors devront donc supporter les tensions maximales : max 3T MV V= ±

d. Courants dans les thyristors :

Figure 16: Allures des courants traversants les thyristors Th1, Th2 et Th3

II. Commutation parallèle double à thyristors :

θθθθ

VT3

Th Th Th Th

π 2π

α

α α U21 U23 U23 U21 U31 U13 U32 U12

U12 U21 U23 U13 U32

Vs1 Vs2 Vs3 Vs1

Vs2 Vs1 Vs3 Vs2

θθθθ

θθθθ

θθθθ

-π/6+α 11π/6+α 7π/6+α π/2+α

Th Th Th Th

IT2

IT3

IT1


- 8 - Mr BENGMAIH

Figure 17 : Schéma de principe d’un pont triphasé tout thyristors.

Figure 18 : Allure de la tension redressée à la sortie d’un pont triphasé tout thyristors.

(α = 30°)

Uc = UAB

Th

Uc = UAB

UBN

UAN

UBN

UAN

Thyristors passants

θθθθ

U U U

Th Th Th Th

Th Th Th Th

U32

U

U23

U

U21

U

U13

U U

U12 U32 U31 U21 U23 U13 U12

Vs1 Vs2 Vs3

Vs1

Vs1

Vs2 Vs2 Vs3

Vs3

Vs

Vs

Vs

Vs Vs

Vs

Vs

Vs Vs

Neutre

i3

i2

i1

Uc = UAB

A

B

iT2 iT6 iT4

iT5 iT3 iT1

VT2 VT6 VT4

VT5 VT3

VT1

Th4 Th6 Th2

Th5 Th3

Ic

Vs1

Vs2 Vs3.

Th1

N


- 9 - Mr BENGMAIH

Figure 19 : Allure de la tension aux bornes du thyristor Th1 et des courants d’un pont

triphasé tout thyristors. (α = 30°) III. Pont PD3 mixte :

iT6

t

t

t

Th Th Th Th

Th Th Th Th Th

iT2

iT4

iT5

iT3

iT1

VT1 U32

U21 U23 U23 U21 U31 U13 U32 U12

U12 U32 U31 U21 U23 U13 U12

Vs1 Vs2 Vs3

t

Vs1

Vs1

Vs2 Vs2 Vs3

Vs3

t

t

t


- 10 - Mr BENGMAIH

3 3 3 3

cos2 2

3 3 1 cos

2

M MAB AN BN

Mc

V VU U U

VU

απ π

απ

= − = − −

+ ⇒ =

D D D D

UC = UAB

wt

Th Th Th Th Th

π 2π α α α α

U21 U23 U23 U21 U31 U13 U32 U12

U12 U32 U31 U21 U23 U13 U12

Vs1 Vs2 Vs3 Vs3 Vs1

Neutre

i1

Th1

i3

i2

Uc = UAB

A

B

iD3 iD2 iD1

iT5 iT3 iT1

VD3 VD2 VD1

VT3 VT2 VT1

D1 D2 D3

Th3 Th2

Ic

Vs1

Vs2 Vs3

N

MCC

-----

3 3

2MV

π

3 3 MV

π

cU

π π/2

θ

[ ]0, : 0; 0c cU Iα π∀ ∈ > > (Vu le sens

des thyristors) * 0c cP U I⇒ = >

Le pont mixte ne peut jamais fonctionner en onduleur.


- 11 - Mr BENGMAIH

IV. Association redresseurs machine à courant continu : 1. Fonctionnement dans les deux quadrants de la MCC :

2. Fonctionnement dans les quatre quadrants de la MCC :

Moteur 0 <α < π/2

Génératrice π/2 <α < π

U n

Imoy

C

1

4

Moteur 0 <α < π/2


2

3

Pont 1 Pont 2

Pont 2 Pont 1

Th1

i3

i2

i1

Uc = UAB

A

B

iT2 iT6 iT4

iT5 iT3 iT1

VT2 VT6 VT4

VT5 VT3 VT1

Th4 Th6 Th2

Th5 Th3

Ic

Neutre

Vs1

Vs2 Vs3

N

MCC

-----

U n

Imoy

C

1

4

Moteur 0 <α < π/2


Si 0<α<π/2 : le PD3 fonctionne en redresseur et la MCC fonctionne en moteur (quadrant 1). Si π/2 < α <π : le PD3 fonctionne en onduleur et la MCC en génératrice (quadrant 4).

Pont 1

Pont 2

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