cours_onduleur_autonome_tgett.pdf

7/27/2019 cours_onduleur_autonome_tgett.pdf

1/26

1

Cours de Physique applique

Conversion Continu AlternatifOnduleur autonome

Terminale STI Gnie Electrotechnique

Fabrice Sincre ; version 1.0.6


2/26

2

Sommaire

1. Onduleur de tension monophas deux interrupteurs

2. Onduleur de tension monophas en pont (quatre

interrupteurs)

2.1. Commande symtrique

2.2. Commande dcale


3/26

3

1. Onduleur de tension monophas deux interrupteurs

K2

K1

chargeE

E uC

iC

E est une source de tension continue, rversible en courant.

K1 et K2 sont deux interrupteurs lectroniques, commands

de manire priodique :

0 < t < T/2 : K1 est ferm et K2 est ouvert : uC = +E (> 0 V) T/2 < t < T : K1 est ouvert et K2 est ferm : uC = - E (< 0 V)

La tension uC est alternative

Le courant iC

est alternatif

Fig. 1


4/26

4

uC

0 t (ms)

+E

-E

10 20

interrupteur

conducteur K1 K2

Chronogramme de la tension uC

Frquence : f = 1 / T = 50 Hz

Valeur efficace :

)t(uU CCeff

EUCeff

EUCeff

uC

0 t (ms)

+E

-E

10 20

interrupteur

conducteur K1 K2

Fig. 2


5/26

5

Ralisation pratique

Les interrupteurs lectroniques Ki doivent tre :

- commandables la fermeture- commandables louverture

- bidirectionnels en courant (car courant alternatif)

Pour cela, on utilise deux lments en parallle :

Fig. 3

La diode antiparallle Dirend linterrupteur Ki

bidirectionnel en courant.

chargeE

E uC

iC

H1

H2

D1

D2

K1

K2


6/26

6

H1 et H2 sont souvent des transistors bipolaires :

Fig. 4

E

Eu

C

iC

D1

D2

R L iD1

iD2

iT1

iT2

circuit

de commandedes

transistors

K1

K2


7/26

7

Chronogrammes

pour une charge RL

20

iC

0 t (ms)

lment

conducteur

(D1, T1, D2, T2)

uC

0 t (ms)

+E

-E

10

10 20

comportement de

la charge

iT1

0 t (ms)

iD1

0 t (ms)

iT2

0 t (ms)

iD2

0 t (ms)

Fig. 2


8/26

8

1re phase

uC = +E

K1 conduitiC < 0

D1 conduit

iD1(t) = - iC(t)

Fig. 4a

E

Eu

C

iC

D1

D2

R L iD1

iD2

iT1

iT2

K1

K2

2me phase

uC = +E

K1 conduitiC > 0

T1 conduit

iT1(t) = iC(t)

Fig. 4b

E

Eu

C

iC

D1

D2

R L iD1

iD2

iT1

iT2

K1

K2


9/26

9

3me phase

uC = -E

K2 conduitiC > 0

D2 conduit

iD2(t) = iC(t)

Fig. 4c

E

Eu

C

iC

D1

D2

R L iD1

iD2

iT1

iT2

K1

K2

4me phase

uC = -E

K2 conduitiC < 0

T2 conduit

iT2(t) = - iC(t)

Fig. 4d

E

Eu

C

iC

D1

D2

R L iD1

iD2

iT1

iT2

K1

K2


10/26

10

Chronogrammes

pour une charge RL

p(t) = uC(t)iC(t)p > 0 : rcepteur

(phase

dalimentation)

p < 0 : gnrateur

(phase de

rcupration)

Globalement :

< p > est positif

20

iC

0 t (ms)

lment

conducteur

(D1, T1, D2, T2)

uC

0 t (ms)

+E

-E

10

10 20

comportement de

la charge

iT1

0 t (ms)

iD1

0 t (ms)

iT2

0 t (ms)

iD2

0 t (ms)

Gnrateur

D1

20

iC

0 t (ms)

lment

conducteur

(D1

, T1

, D2

, T2

)

uC

0 t (ms)

+E

-E

10

10 20

comportement de

la charge

iT1

0 t (ms)

iD1

0 t (ms)

iT2

0 t (ms)

iD2

0 t (ms)

T1

D2

T2

GnrateurRcepteur Rcepteur

Fig. 2


11/26

11

2. Onduleur de tension monophas en pont

(quatre interrupteurs)

2.1. Commande symtrique

0 < t < T/2 : K1 et K3 sont ferms : uC = +E (> 0 V)

T/2 < t < T : K2 et K4 sont ferms : uC = - E (< 0 V)

Fig. 5

K4

K1

chargeE

source de

tension

continue uC

iC

K2

K3


12/26

12


13/26

13



Valeur efficace : EUCeff

uC

0 t (ms)

+E

-E

10 20

interrupteursconducteurs

K1 ; K3 K2 ; K4

uC

0 t (ms)

+E

-E

10 20

interrupteursconducteurs

K1 ; K3 K2 ; K4

Fig. 6


14/26

14

Fig. 7

Ralisation pratique

K2

K3

E

uC

iC

iD2

iD3

R L

iD1

iD4

iT2

iT3

iT1

iT4

K1

K4


15/26

15

Chronogrammes

pour une charge RL

Fig. 6

20

iC

0 t (ms)

lments

conducteurs

uC

0 t (ms)

+E

-E

10

10 20

comportement de

la charge

iT3

0 t (ms)

iD3

0 t (ms)

iT4

0 t (ms)

iD4

0 t (ms)

iT1

iD1

iT2

iD2


16/26

16

1re phase

uC = +E

K1 ; K3 conduisentiC < 0

D1 ; D3 conduisent

iD1(t) = iD3(t) = - iC(t)

Fig. 7a

2me phase

uC = +E

K1 ; K3 conduisentiC > 0

T1 ; T3 conduisent

iT1(t) = iT3(t) = iC(t)

Fig. 7b

K2

K3

E

uC

iC

iD2

iD3

R L

iD1

iD4

iT2

iT3

iT1

iT4

K1

K4

K2

K3

E

uC

iC

iD2

iD3

R L

iD1

iD4

iT2

iT3

iT1

iT4

K1

K4


17/26

17

3me phase

uC = -E

K2 ; K4 conduisentiC > 0

D2 ; D4 conduisent

iD2(t) = iD4(t) = iC(t)

Fig. 7c

4me phase

uC = -E

K2 ; K4 conduisentiC < 0

T2 ; T4 conduisent

iT2(t) = iT4(t) = - iC(t)

Fig. 7d

K2

K3

E

uC

iC

iD2

iD3

R L

iD1

iD4

iT2

iT3

iT1

iT4

K1

K4

K2

K3

E

uC

iC

iD2

iD3

R L

iD1

iD4

iT2

iT3

iT1

iT4

K1

K4


18/26

18

Chronogrammes

pour une charge RL

Fig. 6

20

iC

0 t (ms)

lments

conducteurs

uC

0 t (ms)

+E

-E

10

10 20

comportement de

la charge

iT3

0 t (ms)

iD3

0 t (ms)

iT4

0 t (ms)

iD4

0 t (ms)

iT1

iD1

iT2

iD2

Gnrateur

D1

; D3

20

iC

0 t (ms)

lments

conducteurs

uC

0 t (ms)

+E

-E

10

10 20

comportement de

la charge

0 t (ms)

0 t (ms)

0 t (ms)

0 t (ms)

T1

; T3

GnrateurRcepteur Rcepteur

iT3

iD3

iT4

iD4

iT1

iD1

iT2

iD2

D2

; D4

T2

; T4


19/26

19

2-2- Commande dcale


20/26

20

uC

0 t (ms)

+E

-E

10 20

interrupteurs

conducteursK

3K

2

K1

K4

K4



Valeur efficace :

2

TCeff1EU

On peut rgler UCeffentre 0 et E.

uC

0 t (ms)

+E

-E

10 20

interrupteurs

conducteursK

3K

2

K1

K4

K4

Fig. 8


21/26

21

A.N. E = 200 V

Sur la figure 8, mesurer le dcalage.

En dduire la tension efficace aux bornes de la charge.

= 3 ms

V1673

1200U

2

20Ceff

UCeff

T / 2O

E

Fig. 9


22/26

22

Chronogramme

du courant pour

une charge RL

Fig. 8

20

iC

0 t (ms)

lments

conducteurs

uC

0 t (ms)

+E

-E

10

10 20

interrupteurs

conducteursK

3K

2

comportement de

la charge

K1

K4

K4


23/26

23

1re phase

K4 et K3 conduisent

uC = 0 ViC < 0

D3 ; T4 conduisent

Fig. 8a

2me phase

K1 et K3 conduisent

uC = +EiC < 0

D3 ; D1 conduisent

Fig. 8b

K2

K3

E

uC

iC

iD2

iD3

R L

iD1

iD4

iT2

iT3

iT1

iT4

K1

K4

K2

K3

E

uC

iC

iD2

iD3

R L

iD1

iD4

iT2

iT3

iT1

iT4

K1

K4


24/26

24

3me phase

K1 et K3 conduisent

uC = +EiC > 0

T1 ; T3 conduisent

Fig. 8c

4me phase

K1 ; K2 conduisent

uC = 0 ViC > 0

D2 ; T1 conduisent

Fig. 8d

K2

K3

E

uC

iC

iD2

iD3

R L

iD1

iD4

iT2

iT3

iT1

iT4

K1

K4

K2

K3

E

uC

iC

iD2

iD3

R L

iD1

iD4

iT2

iT3

iT1

iT4

K1

K4


25/26

25

5me phase

K2 ; K4 conduisent

uC = -EiC > 0

D2 ; D4 conduisent

Fig. 8e

6me phase

K2 ; K4 conduisent

uC = -EiC < 0

T2 ; T4 conduisent

Fig. 8f

K2

K3

E

uC

iC

iD2

iD3

R L

iD1

iD4

iT2

iT3

iT1

iT4

K1

K4

K2

K3

E

uC

iC

iD2

iD3

R L

iD1

iD4

iT2

iT3

iT1

iT4

K1

K4


26/26

26

Chronogramme

du courant pour

une charge RL

p(t) = uC(t)iC(t)p > 0 : rcepteur

p < 0 : gnrateur

p = 0 : phase de

roue libre

Fig. 8

20

iC

0 t (ms)

lments

conducteurs

uC

0 t (ms)

+E

-E

10

10 20

interrupteurs

conducteursK

3K

2

comportement de

la charge

K1

K4

K4

T4

20

iC

0 t (ms)

lments

conducteurs

uC

0 t (ms)

+E

-E

10

10 20

interrupteurs

conducteursK

3K

2

comportement de

la charge

K1

K4

K4

Rcepteur Rcepteur G GRoue

libre

Roue

libre

D1

T1

D4

T4

D3

T3

D2

T2

Documents

cours_onduleur_autonome_tgett.pdf