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Exercice Ond02 : onduleur autonomeL’onduleur suivant est constitué de quatre interrupteurs électroniques commandés (K1 à K...
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Exercice Ond02 : onduleur autonomeL’onduleur suivant est constitué de quatre interrupteurs électroniques commandés (K1 à K...
2- Représenter en fonction du temps la tension u aux bornes de la charge et le courant icirculant dans celle-ci (on prendr...
5- Tracer les chronogrammes des courants i K1, i K2 et i G.                             E/R              iK1(t)           ...
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Exercices onduleur

  1. 1. 2 exercices corrigés d’Electronique de puissance sur l’onduleurExercice Ond01 : onduleur autonomeOn réalise le montage suivant en utilisant quatre interrupteurs électroniques, fonctionnantdeux par deux : iG iK1 K1 K2 R E i K4 u K3Le générateur de tension continue a une f.e.m. E égale à 24 V.La charge est une résistance de valeur R = 100 Ω.Le fonctionnement des interrupteurs est résumé sur le diagramme ci-dessous : K1, K 3 K2, K4 fermés fermés T t (ms) 0 1 4 6 9 10Les interrupteurs sont supposés parfaits.1- Représenter les chronogrammes : - de la tension u aux bornes de la charge - des courants i, i K1 et i G.2- Calculer la valeur efficace de la tension u.En déduire la valeur efficace du courant i et la puissance reçue par la charge.3- Calculer la valeur moyenne du courant débité par le générateur.En déduire la puissance fournie par le générateur et le rendement de londuleur.Commentaire ?IUT Nancy-Brabois Fabrice Sincère http://pagesperso-orange.fr/fabrice.sincere Page 1 / 7
  2. 2. Exercice Ond02 : onduleur autonomeL’onduleur suivant est constitué de quatre interrupteurs électroniques commandés (K1 à K4)supposés parfaits.E est une source de tension continue parfaite de valeur 200 V.La charge est une résistance de valeur R = 100 Ω. iG iK1 iK2 K1 K2 R E i K4 u K3Le tableau ci-dessous indique les états de conduction des interrupteurs. 0 < t < αT/2 αT/2 < t < T/2 T/2< t <(1+α)T/2 (1+α)T/2 < t < T K1 Fermé Fermé Ouvert Ouvert K2 Ouvert Fermé Fermé Ouvert K3 Fermé Ouvert Ouvert Fermé K4 Ouvert Ouvert Fermé Fermé1- Quel type de conversion réalise un onduleur autonome ?Citer une application de ce type de convertisseur.2- Représenter en fonction du temps la tension u aux bornes de la charge et le courant icirculant dans celle-ci (on prendra α = 1/3).3- Exprimer la valeur moyenne et la valeur efficace du courant i en fonction de E, R et α.Faire l’application numérique (avec α = 1/3).4- En déduire la valeur moyenne de la puissance fournie à la charge.5- Tracer les chronogrammes des courants i K1, i K2 et i G.6- Exprimer les valeurs moyennes des courants i K1, i K2 et i G en fonction de E, R et α.Faire l’application numérique.7- En déduire la valeur moyenne de la puissance fournie par la source E.Commentaire ?8- Quels composants peut-on utiliser pour réaliser les interrupteurs ?IUT Nancy-Brabois Fabrice Sincère http://pagesperso-orange.fr/fabrice.sincere Page 2 / 7
  3. 3. CorrigésExercice Ond01 : onduleur autonomeOn réalise le montage suivant en utilisant quatre interrupteurs électroniques, fonctionnantdeux par deux : iG iK1 K1 K2 R E i K4 u K3Le générateur de tension continue a une f.e.m. E égale à 24 V.La charge est une résistance de valeur R = 100 Ω.Le fonctionnement des interrupteurs est résumé sur le diagramme ci-dessous : K1, K 3 K2, K4 fermés fermés T t (ms) 0 1 4 6 9 10Les interrupteurs sont supposés parfaits.1- Représenter les chronogrammes : - de la tension u aux bornes de la charge 24 V u(t) O t(ms) 5 10 - 24 VIUT Nancy-Brabois Fabrice Sincère http://pagesperso-orange.fr/fabrice.sincere Page 3 / 7
  4. 4. - des courants i, i K1 et i G. 240 mA i(t) O t(ms) 5 10 - 240 mA 240 mA iK1(t) O t(ms) 5 10 240 mA iG(t) O t(ms) 5 102- Calculer la valeur efficace de la tension u. τ 2 U = E 1− = 24 1 − =18,6 V T 5 2En déduire la valeur efficace du courant i et la puissance reçue par la charge. I = U / R = 186 mA RI² = 3,46 W3- Calculer la valeur moyenne du courant débité par le générateur. < iG > = 240 × 3 / 5 = 144 mAEn déduire la puissance fournie par le générateur et le rendement de londuleur. E < iG > = 3,46 W Rendement : 100 %Commentaire ? Le rendement est de 100 % car les interrupteurs sont supposés parfaits (ce qui n’est évidemment pas le cas en pratique).IUT Nancy-Brabois Fabrice Sincère http://pagesperso-orange.fr/fabrice.sincere Page 4 / 7
  5. 5. Exercice Ond02 : onduleur autonomeL’onduleur suivant est constitué de quatre interrupteurs électroniques commandés (K1 à K4)supposés parfaits.E est une source de tension continue parfaite de valeur 200 V.La charge est une résistance de valeur R = 100 Ω. iG iK1 iK2 K1 K2 R E i K4 u K3Le tableau ci-dessous indique les états de conduction des interrupteurs. 0 < t < αT/2 αT/2 < t < T/2 T/2< t <(1+α)T/2 (1+α)T/2 < t < T K1 Fermé Fermé Ouvert Ouvert K2 Ouvert Fermé Fermé Ouvert K3 Fermé Ouvert Ouvert Fermé K4 Ouvert Ouvert Fermé Fermé1- Quel type de conversion réalise un onduleur autonome ? Conversion continu/alternatif.Citer une application de ce type de convertisseur. Alimentation de secours. Variateur de vitesse pour moteur asynchrone.IUT Nancy-Brabois Fabrice Sincère http://pagesperso-orange.fr/fabrice.sincere Page 5 / 7
  6. 6. 2- Représenter en fonction du temps la tension u aux bornes de la charge et le courant icirculant dans celle-ci (on prendra α = 1/3). E=200 V u(t) O t T/6 T -E=-200 V E/R=2 A i(t) O t T/6 T -E/R=-2 A3- Exprimer la valeur moyenne et la valeur efficace du courant i en fonction de E, R et α.Faire l’application numérique (avec α = 1/3). <i>=0 Par définition : I eff = < i² > E²/R² i²(t) O t αT/2 T < i² > = α(E/R)² E Finalement : I eff = α = 1,155 A R4- En déduire la valeur moyenne de la puissance fournie à la charge. < ui > = < Ri² > = RIeff² (Loi de Joule) A.N. 133 wattsIUT Nancy-Brabois Fabrice Sincère http://pagesperso-orange.fr/fabrice.sincere Page 6 / 7
  7. 7. 5- Tracer les chronogrammes des courants i K1, i K2 et i G. E/R iK1(t) O t αT/2 T E/R iK2(t) O t T/2 (1+α)T/2 E/R iG(t) O t αT/2 T6- Exprimer les valeurs moyennes des courants i K1, i K2 et i G en fonction de E, R et α.Faire l’application numérique. αE < i K1 >=< i K1 >= 2R A.N. 0,33 A < iG > = < i K1 > + < i K2 > = αE / R = 0,67 A7- En déduire la valeur moyenne de la puissance fournie par la source E.Commentaire ? < E iG > = E< iG > = 133 W La puissance reçue par la charge est égale à la puissance fournie par la source. Le rendement du onduleur est donc de 100 %. Autrement dit, il n’y a pas de pertes dans les interrupteurs électroniques (c’est normal puisque ceux-ci ont été supposés parfaits …).8- Quels composants peut-on utiliser pour réaliser les interrupteurs ? Les interrupteurs doivent être commandables à l’ouverture et à la fermeture. En pratique, on utilise des semi-conducteurs de puissance tels que le transistor bipolaire, le thyristor GTO, le transistor MOSFET ou encore le transistor IGBT (liste non exhaustive).IUT Nancy-Brabois Fabrice Sincère http://pagesperso-orange.fr/fabrice.sincere Page 7 / 7

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