Upload
vothien
View
221
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
Cours de Physique appliquée
Conversion Continu Alternatif
Onduleur autonome
Terminale STI Génie Electrotechnique
© Fabrice Sincère ; version 1.0.6
2
Sommaire
1. Onduleur de tension monophasé à deux interrupteurs
2. Onduleur de tension monophasé en pont (quatre
interrupteurs)
2.1. Commande symétrique
2.2. Commande décalée
3
1. Onduleur de tension monophasé à deux interrupteurs
K2
K1
chargeE
E uC
iC
E est une source de tension continue, réversible en courant.
K1 et K2 sont deux interrupteurs électroniques, commandés
de manière périodique :
0 < t < T/2 : K1 est fermé et K2 est ouvert : uC = +E (> 0 V)
T/2 < t < T : K1 est ouvert et K2 est fermé : uC = - E (< 0 V)
La tension uC est alternative
Le courant iC est alternatif
Fig. 1
4
uC
0 t (ms)
+E
-E
10 20
interrupteur
conducteurK
1K
2
• Chronogramme de la tension uC
Fréquence : f = 1 / T = 50 Hz
Valeur efficace :
)²t(uU CCeff
²EUCeff
EUCeff
uC
0 t (ms)
+E
-E
10 20
interrupteur
conducteurK
1K
2
Fig. 2
5
• Réalisation pratique
Les interrupteurs électroniques Ki doivent être :
- commandables à la fermeture
- commandables à l’ouverture
- bidirectionnels en courant (car courant alternatif)
Pour cela, on utilise deux éléments en parallèle :
Fig. 3
La diode « antiparallèle » Di rend l’interrupteur Ki
bidirectionnel en courant.
chargeE
E uC
iC
H1
H2
D1
D2
K1
K2
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 commande
des
transistors
K1
K2
7
• Chronogrammes
pour une charge RL
20
iC
0 t (ms)
élément
conducteur
(D1, T
1, D
2, T
2)
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
• 1ère phase
uC = +E
K1 conduit
iC < 0
D1 conduit
iD1(t) = - iC(t)
Fig. 4a
E
Eu
C
iC
D1
D2
R L iD1
iD2
iT1
iT2
K1
K2
• 2ème phase
uC = +E
K1 conduit
iC > 0
T1 conduit
iT1(t) = iC(t)
Fig. 4b
E
Eu
C
iC
D1
D2
R L iD1
iD2
iT1
iT2
K1
K2
9
• 3ème phase
uC = -E
K2 conduit
iC > 0
D2 conduit
iD2(t) = iC(t)
Fig. 4c
E
Eu
C
iC
D1
D2
R L iD1
iD2
iT1
iT2
K1
K2
• 4ème phase
uC = -E
K2 conduit
iC < 0
T2 conduit
iT2(t) = - iC(t)
Fig. 4d
E
Eu
C
iC
D1
D2
R L iD1
iD2
iT1
iT2
K1
K2
10
• Chronogrammes
pour une charge RL
p(t) = uC(t)iC(t)
p > 0 : récepteur
(phase
d’alimentation)
p < 0 : générateur
(phase de
récupération)
Globalement :
< p > est positif
20
iC
0 t (ms)
élément
conducteur
(D1, T
1, D
2, T
2)
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)
Générateur
D1
20
iC
0 t (ms)
élément
conducteur
(D1, T
1, D
2, T
2)
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
GénérateurRécepteur Récepteur
Fig. 2
11
2. Onduleur de tension monophasé en pont
(quatre interrupteurs)
2.1. Commande symétrique
0 < t < T/2 : K1 et K3 sont fermés : uC = +E (> 0 V)
T/2 < t < T : K2 et K4 sont fermés : uC = - E (< 0 V)
Fig. 5
K4
K1
chargeE
source de
tension
continue uC
iC
K2
K3
13
• Chronogramme de la tension uC
Fréquence : f = 1 / T = 50 Hz
Valeur efficace : EUCeff
uC
0 t (ms)
+E
-E
10 20
interrupteurs
conducteursK
1 ; K
3K
2 ; K
4
uC
0 t (ms)
+E
-E
10 20
interrupteurs
conducteursK
1 ; K
3K
2 ; K
4
Fig. 6
15
• Chronogrammes
pour une charge RL
Fig. 6
20
iC
0 t (ms)
éléments
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
• 1ère phase
uC = +E
K1 ; K3 conduisent
iC < 0
D1 ; D3 conduisent
iD1(t) = iD3(t) = - iC(t)
Fig. 7a
• 2ème phase
uC = +E
K1 ; K3 conduisent
iC > 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
• 3ème phase
uC = -E
K2 ; K4 conduisent
iC > 0
D2 ; D4 conduisent
iD2(t) = iD4(t) = iC(t)
Fig. 7c
• 4ème phase
uC = -E
K2 ; K4 conduisent
iC < 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
• Chronogrammes
pour une charge RL
Fig. 6
20
iC
0 t (ms)
éléments
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
Générateur
D1 ; D
3
20
iC
0 t (ms)
éléments
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 ; T
3
GénérateurRécepteur Récepteur
iT3
iD3
iT4
iD4
iT1
iD1
iT2
iD2
D2 ; D
4T
2 ; T
4
20
uC
0 t (ms)
+E
-E
10 20
interrupteurs
conducteursK
3K
2
K1
K4
K4
• Chronogramme de la tension uC
Fréquence : f = 1 / T = 50 Hz
Valeur efficace :
2TCeff 1EU
On peut régler UCeff entre 0 et E.
uC
0 t (ms)
+E
-E
10 20
interrupteurs
conducteursK
3K
2
K1
K4
K4
Fig. 8
21
A.N. E = 200 V
Sur la figure 8, mesurer le décalage.
En déduire la tension efficace aux bornes de la charge.
= 3 ms
V 1673
1200U220Ceff
UCeff
T / 2O
E
Fig. 9
22
• Chronogramme
du courant pour
une charge RL
Fig. 8
20
iC
0 t (ms)
éléments
conducteurs
uC
0 t (ms)
+E
-E
10
10 20
interrupteurs
conducteursK
3K
2
comportement de
la charge
K1
K4
K4
23
• 1ère phase
K4 et K3 conduisent
uC = 0 V
iC < 0
D3 ; T4 conduisent
Fig. 8a
• 2ème phase
K1 et K3 conduisent
uC = +E
iC < 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
• 3ème phase
K1 et K3 conduisent
uC = +E
iC > 0
T1 ; T3 conduisent
Fig. 8c
• 4ème phase
K1 ; K2 conduisent
uC = 0 V
iC > 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
• 5ème phase
K2 ; K4 conduisent
uC = -E
iC > 0
D2 ; D4 conduisent
Fig. 8e
• 6ème phase
K2 ; K4 conduisent
uC = -E
iC < 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
• Chronogramme
du courant pour
une charge RL
p(t) = uC(t)iC(t)
p > 0 : récepteur
p < 0 : générateur
p = 0 : phase de
roue libre
Fig. 8
20
iC
0 t (ms)
éléments
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)
éléments
conducteurs
uC
0 t (ms)
+E
-E
10
10 20
interrupteurs
conducteursK
3K
2
comportement de
la charge
K1
K4
K4
Récepteur RécepteurG GRoue
libre
Roue
libre
D1
T1
D4
T4
D3
T3
D2
T2