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