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Cours de Physique applique
Conversion Continu AlternatifOnduleur autonome
Terminale STI Gnie Electrotechnique
Fabrice Sincre ; version 1.0.6
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Chronogramme de la tension uC
Frquence : f = 1 / T = 50 Hz
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
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Fig. 7
Ralisation pratique
K2
K3
E
uC
iC
iD2
iD3
R L
iD1
iD4
iT2
iT3
iT1
iT4
K1
K4
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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
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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
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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
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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
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2-2- Commande dcale
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20
uC
0 t (ms)
+E
-E
10 20
interrupteurs
conducteursK
3K
2
K1
K4
K4
Chronogramme de la tension uC
Frquence : f = 1 / T = 50 Hz
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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
Recommended