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Variateurs électroniques de vitesse
Hiver 2010
L’électronique de puissance à permis le développement de composantes de commutation rapides;
Le développement des microprocesseurs à permis d’avoir accès à des capacités de calculs complexes qui servent à générer les séquences de commutations des composants de l’électronique de puissance.
Modes de fonctionnement
Les variateurs de vitesses permettent d’avoir accès à divers modes de fonctionnement.
Ces modes de fonctionnement sont associés aux quadrants du plan vitesse-couple.
Les 4 quadrants
Modes de fonctionnement à 1 quadrant
1 quadrant moteur. Un seul sens de marche. Freinage par dissipation de
l’énergie cinétique dans la charge ou via un frein.
Perceuse, pompe, ventilation, aspirateur, …
Modes de fonctionnement à 1 quadrant
1 quadrant générateur. Un seul sens de marche. Doit être entrainé par le coté
mécanique.
Éolienne, alternateur d’automobile, d’avion, de bateau, …
Modes de fonctionnement à 2 quadrants
Quadrants I et III. Inversion du flux ou des connections
de l’induit sur moteur à CC.
Inversion mécanique. Passage par l’arrêt.
Visseuse/dévisseuse, lève-vitre électrique, réglage rétroviseur, …
Modes de fonctionnement à 2 quadrants
Quadrants I et II. Utilise un convertisseur réversible
à deux quadrants. Couple résistant peut être
non nul à l’arrêt.
Engins de levage, …
Modes de fonctionnement à 2 quadrants
Quadrants I et IV. Entraiment d’un véhicule (transport
unidirectionnel): Accélération; Freinage électrique.
Scooter électrique, laminoir, dérouleuse, …
Modes de fonctionnement à 4 quadrants
Solution la plus performante et la plus onéreuse. Changement de
quadrants n’importe où.
Traction, robotique, …
Redresseur Circuit intermédiaire Onduleur Moteur
Circuit de contrôle
Variateur électronique de vitesse
Technologies pour le redresseur
Diodes Non contrôlable; 1 seul quadrant.
Thyristors Contrôlable; Plus d’un quadrant.
Redresseur Circuit intermédiaire Onduleur Moteur
Circuit de contrôle
Variateur électronique de vitesse
Redresseur à diodes
Tension moyenne de sortie est environ 1.35 x la tension RMS en CA.
Redresseur à diodes
Tension moyenne de sortie est environ 1.35 x la tension RMS en CA.
Exemple: Source triphasée:
Tension phase-phase 100 V RMS.
Redresseur à thyristors
Tension moyenne de sortie est environ 1.35xcos(α) x la tension RMS.
Bilan
Redresseur à diodes: Tension de sortie constante;
Redresseur à Thyristors: Tension variable en fonction des angles
d’amorçage des gâchettes. 6 signaux à générer !
Technologies pour le circuit intermédiaire
Filtre L: Filtrage des composantes à haute
fréquence; Direction du signal réversible.
Filtre LC: Filtrage des composantes à haute
fréquence.
Redresseur Circuit intermédiaire Onduleur Moteur
Circuit de contrôle
Variateur électronique de vitesse
Technologies pour le circuit intermédiaire
Hacheur: Génération d’une tension continue
variable. Découpage du signal d’entrée.
Redresseur Circuit intermédiaire Onduleur Moteur
Circuit de contrôle
Variateur électronique de vitesse
Circuit L (bobine de filtrage)
Courant de sortie fonction de la tension d’entrée.
Circuit (filtre) LC
Tension de sortie fonction de la tension d’entrée.
Hacheur (chopper)
Tension CC d’entrée constante, découpée par un transistor pour générer une tension CC variable.
Commande du hacheur
V Vt
t tou t inon
on o ff
Bilan
Tension (courant) filtrée et d’amplitude inchangée.
Tension hachée et filtrée et variable en sortie.
Technologies pour l’onduleur
Hacheur: Génération d’une tension continue
variable. Découpage du signal d’entrée.
Redresseur Circuit intermédiaire Onduleur Moteur
Circuit de contrôle
Variateur électronique de vitesse
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