Microsoft word sem chap1c

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Microsoft word sem chap1c

  1. 1. INTRODUCTION 1 GENERALITES.I.1. Définition de lélectronique de puissance.Lélectronique de puissance est la technique qui étudie la conversion par des moyens statiques de lénergieélectrique dune forme en autre forme adaptée à des besoins déterminés.Cette nouvelle technique aussi appelée électronique des courants forts se situe entre électronique généraleet lélectrotechnique classique.Les moyens statiques dont il est question dans la définition sont, dune part, les composants électroniquesnon commandés (diodes), ou commandés ( thyristors, transistors, Triacs, GTO,...) et dautre part, leséléments statiques de lélectrotechnique classique (inductances, condensateurs, transformateurs, ...)Lélectronique des courants faibles a son rôle à jouer, ne serait ce que dans lélaboration des signaux àenvoyer aux électrodes de commandes des semi-conducteurs commandés.Dans le passé, les conversions dénergie étaient souvent réalisées à laide machines tournantes; Ellesétaient exclusivement du ressort de lélectrotechnique.Les apports délectronique de puissance à lélectrotechnique classique sont importants car, électronique depuissance permet de :• Remplir des fonctions autrefois réalisées par des machines tournantes. Exemples: londuleur autonome est équivalent à lensemble moteur à courant continu-alternateur.• Le montage redresseur à thyristor est équivalent à lensemble moteur asynchrone-dynamo à courant continu.• Attribuer la souplesse et de la précision à la variation de vitesse des moteurs à courant continu (hacheur) et à courant alternatif (onduleur).• Résoudre des problèmes qui navaient pas dautrefois de solutions satisfaisantes.Les apports de lélectronique de puissance à lélectronique générale ne sont non plus négligeables dans lesdomaines des alimentations et des amplificateurs de puissance.I.2. Principales caractéristiques de lélectronique de puissance.Mais, au fond une question qui se pose: en quoi lélectronique de puissance diffère-t-elle délectroniquegénérale ?Dans un équipement de lélectronique générale, lélément actif travaille en modulation. La performanceque le concepteur recherche est le coefficient de lamplification ou gain; rapport entre les niveaux dessignaux de sortie et dentrée.Dans un équipement de lélectronique de puissance, lélément actif travaille en commutation(fonctionnement par tous ou rien). La performance recherchée dans lélaboration du convertisseur est lerendement.I.3. Type de conversion dénergie- fonction de base de lélectronique depuissance. ! Nécessité de la conversion d’énergieLes différents réseaux électriques industriels alimentent de nombreux actionneurs. Cette énergie apparaîtsous deux formes : alternative (tensions ou courants sinusoïdaux à valeur moyenne nulle) ou continue.Suivant le type d’actionneur, il est nécessaire d’adapter la forme de l’énergie fournie par le réseau.
  2. 2. INTRODUCTION 2Par définition de lélectronique de puissance sintéresse au transfert dune puissance depuis une sourcedénergie électrique alternative ou continue vers un récepteur ou un réseau qui demande éventuellementune modification soit de la forme de cette puissance (de lalternatif au continu ou vice-versa) soit de sescaractéristiques (changement de tension en continu, changement de lamplitude de tension alternatif,changement de fréquence et / ou damplitude en alternatif). La figure ci-dessous schématise les différentstypes de conversion possibles.le tableau ci-dessous résume les principaux convertisseurs de base ainsi les formes d’ondes obtenuesConsidérons successivement les 4 grandes modes de conversions dénergie ce qui permet de montrer lesdifférentes fonctions de base de lélectronique de puissance.I.3.1. Mode de conversion alternatif- continu :
  3. 3. INTRODUCTION 3 A: Montage redresseur, nous distinguons: • Montages à diodes qui imposent une tension de sortie fixe. • Montage redresseur à thyristors qui permet davoir une tension de sortie variable. • Montage mixte : il est composé de diodes et de thyristors et permet davoir une tension de sortie commandée. B: Montages onduleurs non autonomes: ces montages sont composés uniquement de thyristors et pour pouvoir fonctionner en onduleur, il faut que la tension de sortie soit négative et la charge soit capable de fournir de lénergie et en mesure dabsorber le courant de sortie positif.I.3.2. Mode de conversion continu- continu : Hacheur.En faisant varier le signal de commande de façon continue, il est possible de faire varier la valeurmoyenne de la tension de sortie soit de 0 à la tension dentrée Ei (hacheur série), soit de Ei à une autretension supérieure Ei ( hacheur parallèle). Ces montages sont équivalent à un transformateur de tension enalternatif.I.3.3. Mode de conversion continu- alternatif: Onduleur autonome.Ces montages permettent de produire une tension de sortie dont la forme donde et la fréquence sont tout àfait indépendante du réseau.I.3.4. Mode de conversion alternatif- alternatif.On distingue deux types de conversion: • Gradateur: ces montages permettent la variation de la valeur efficace de la tension de sortie dont la fréquence est celle du réseau. • Cycloconvertisseur: ces montages permettent davoir une tension de sortie dont la forme donde et la fréquence sont différends des celles du réseau.I.3.5. Quelques applications.Les applications des montages redresseurs: • Chargeurs de batteries. • Excitation des alternateurs. • Contrôle de vitesse de machine à courant continu.Les applications des montages hacheurs: • Alimentations continues variables. • Traction électrique (locomotive) • Métro et bus électriqueLes applications des onduleurs: • Alimentation des machines tournantes alternatives à vitesse variable. • Alimentation de sécurité et les centres de calcul. • Réseau de bord (davion, wagon de chemin de fer, ...)
  4. 4. INTRODUCTION 4I.4. Eléments constitutifs et synthèse des convertisseurs statiquesUn convertisseur statique est un montage utilisant des interrupteurs semi-conducteurs permettant par unecommande convenable de ces derniers de régler un transfert d’énergie entre une source d’entrée et unesource de sortie comme le montre la figure2. Figure 2: convertisseur statiqueLa source d’entrée peut être un générateur ou un récepteur (idem pour la source de sortie). La synthèse desconvertisseurs statiques repose sur les seuls éléments connus que sont les sources d’entrée et de sortie. Figure 3 : synthèse des CVSIl faut donc savoir caractériser les sources d’entrée et de sortie et bien connaître le fonctionnement desinterrupteurs pour déterminer la constitution d’un convertisseur statique.I.4.1. Sources de tension et de courantI.4.1.1. Source de tension parfaiteUne source de tension parfaite est un dipôle actif qui présente à ses bornes une tension U indépendante ducourant débité. Figure 4 : source de V
  5. 5. INTRODUCTION 5Le condensateur se comporte au moment descommutations comme une source de tension car latension ne peut pas subir de discontinuité : Figure 5 : condensateurI.4.1.2. Source de courant parfaiteUne source de courant parfaite est un dipôle actif débitant un courant électrique I indépendantde la tension V apparaissant à ses bornes. Figure 6 : source de IL’inductance se comporte au moment descommutations comme une source de courant carle courant ne peut pas subir de discontinuité Figure 7 : inductance Remarques Une source de tension en série avec une inductance L est équivalent à une source de courant. Une source de courant en parallèle avec un condensateur est équivalent à une source de tension. Pour affirmer une source de tension, on disposera d’un condensateur C en parallèle.
  6. 6. INTRODUCTION 6 Pour affirmer une source de courant, on disposera d’une inductance L en série ! Influence d’une inductance sur une source de tensionOn considère une batterie reliée à une charge par un câblecomme le montre la figure 8.L’inductance moyenne du câble est de 1 mHm-1 et le tempsd’ouverture ton de l’interrupteur est 100 ns.Dispose-t-on d’une source de tension ou de courant pour unelongueur de 1 m ou de 0,1 m ? • Si la longueur est de 1 m, la surtension provoquée à Figure 8 : batterie d’accumulateurs l’ouverture de l’interrupteur est ; • A cause des câbles de liaison, la charge ne peut être alimentée par une source de tension.Si la longueur est de 0,01 m, la surtension provoquée à l’ouverture de l’interrupteur est ; • Si la f.e.m est de quelques dizaines de volts, on pourra considérer la batterie comme une source de tension (si Ebat = 24 V, on a 4% de chutes de tension). Remarques • En électronique de puissance, il faudra être vigilant au câblage qui introduit des inductances parasites. • La présence d’inductances parasites conduit à ajouter un condensateur en parallèle avec la source de tension. • Il faudra être aussi vigilant aux vitesses de commutation des interrupteurs.I.4.1.3. Réversibilité des sources d’entrée et de sortieLa détermination des réversibilités des sources d’entrée et de sortie est fondamentale car elle permet dedéduire les caractéristiques statiques des interrupteurs. ! Une source est dite réversible en tension si la tension à ses bornes peut changer de signe. ! Une source est dite réversible en courant si le courant qui la traverse peut s’inverser.Exemple :
  7. 7. INTRODUCTION 7 1. Le circuit d’induit d’une machine à courant continu est équivalent à une source en courant à cause de l’inductance dus aux bobinages. Si on dispose d’une inversion de la vitesse et d’un freinage électrique (inversion du courant d’induit), la source sera réversible en tension et en courant. 2. Une batterie est une source de tension non réversible en tension et réversible en courant (charge et décharge).I.4.2. Règles d’interconnexion des sources ! Règle n°1Une source de tension ne doit jamais être court-circuitée mais elle peut être ouverte. Sinon lecourant serait destructeur. ! Règle n°2Le circuit d’une source de courant ne doit jamaisêtre ouvert mais il peut être court-circuité. Sinonl’ouverture provoque une surtension ! Règle n°3Il ne faut jamais connecter entre elles deux sources de même nature. ! Règle n°4On ne peut connecter entre elles qu’une source decourant et une source de tensionLes deux interrupteurs doivent être rigoureusementcomplémentaires.Conclusion
  8. 8. INTRODUCTION 8 • Si le convertisseur statique dispose des interrupteurs seulement, on ne sait que connecter des sources de natures différentes. • Le plus petit convertisseur a au moins un interrupteur (redresseur mono alternance)I.4.3. Les interrupteurs ! Interrupteur parfaitUn interrupteur possède deux états : ouvert (passant)ou fermé (bloqué) : Figure 10 : interrupteur parfaitDans l’état fermé, on dit que l’interrupteur est passant (fermé)ou ON. Dans l’état ouvert, on dit quel’interrupteur est ouvert (bloqué)ou OFF.La caractéristique statique, qui est une propriété intrinsèque d’un interrupteur est donc formée de quatresegments confondus avec les axes v et i. ! Interrupteur à semi-conducteurOn considère l’interrupteur comme un dipôle avec des conventions récepteurs Figure 11 : interrupteur à semi-conducteurUn interrupteur à semi-conducteur est formé par un ou plusieurs composants semi-conducteurs. Sarésistance rk peut varier entre une valeur très élevée (état ouvert ou bloqué) et une valeur très faible (étatfermé ou passant).I.4.3.1. Les différents types de composants semi-conducteurs possibles ! Interrupteur à 2 segmentsL’interrupteur est unidirectionnel en tension et en courant. On distingue deux caractéristiquesstatiques à 2 segments comme le montre la figure 12.
  9. 9. INTRODUCTION 9 F Figure 12 : interrupteur à 2 segments ! Interrupteur à 3 segmentsL’interrupteur est bidirectionnel en tension ou en courant comme le montre la figure 14. Iln’existe donc que deux caractéristiques statiques à trois segments. Figure 12 : interrupteur à 3 segments ! Interrupteur à 4 segmentsL’interrupteur est bidirectionnel en tension et en courant comme le montre la figure 13. La caractéristiquestatique est obtenue par association des deux types précédents.
  10. 10. INTRODUCTION 10 Figure 13 : interrupteur à 4 segmentsI.4.4. Régime dynamique / Mode de commutationLa caractéristique statique courant tension d’un interrupteur est insuffisante pour décrire ses propriétésdynamiques, c’est à dire la manière selon laquelle l’interrupteur passe de l’état bloqué à l’état passant etréciproquement. La trajectoire suivie par le point de fonctionnement constitue la caractéristiquedynamique de commutation.L’interrupteur étant un élément dissipatif, la caractéristique dynamique ne peut être incluse que dans lesquadrants tels que le produit vk.ik > 0.I.4.4.1. La commutation spontanée d’un interrupteurElle est identifiable dans son principe à celled’une jonction PN (diode). La commutationspontanée ne dépend que du circuit extérieur ;l’interrupteur commute naturellement car lepoint de fonctionnement se déplaçant sur lacaractéristique statique passe par zéro commele montre la figure 14. Figure 14 : commutation spontanéeL’amorçage spontané s’effectue au passage par zéro de la tension vk (tension du circuit extérieur). Leblocage spontané s’effectue au passage par zéro du courant ik (courant imposé par le circuit extérieur).Ce mode de commutation s’effectue avec un minimum de pertes Joule puisque le point de fonctionnementsuit les axes.I.4.4.2. La commutation commandée d’un interrupteurL’interrupteur possède, en plus de ses électrodes principales, une électrode de commande sur laquelle ilest possible d’agir pour provoquer son changement d’état de manière quasi instantanée.La figure 15 montre la caractéristique dynamique pour ce mode de commutation. Figure 15 : commutation commandée
  11. 11. INTRODUCTION 11Ce mode de commutation peut faire apparaître des contraintes sévères en terme de dissipation d’énergiesur l’interrupteur. Si le temps de commutation est rapide, ainsi que la fréquence de commande del’interrupteur, les pertes joules peuvent être importantes et il faudra doter l’interrupteur d’un dissipateur àconvection naturelle ou forcée . ! Le cycle de fonctionnement d’un interrupteurPour caractériser complètement un interrupteur, il faut donc connaître d’une part sa caractéristiquestatique et d’autre part ses modes de commutation à l’amorçage et au blocage.Au cours d’une période de fonctionnement, le point de fonctionnement (vk,ik) de l’interrupteurdécrit un cycle. La figure 16 montre le cycle idéalisé d’un thyristor. Figure 16 : cycle de fonctionnement ! Interrupteur à 3 segmentsOn distingue 2 groupes d’interrupteurs suivant qu’ils sont bidirectionnels en courant et unidirectionnel entension, ou bidirectionnels en tension et unidirectionnel en courant. Figure 17 : interrupteur bidirectionnel en tension Figure 18 : interrupteur bidirectionnel en courantI.4.5. Les interrupteurs en électronique de puissance.Le principe des convertisseurs consiste à faire commuter des courants entre mailles adjacentes, ce quinécessite lemploi de composants permettant de réaliser la fonction interrupteur. Idéalement, linterrupteurfermé aura une tension pratiquement nulle à ses bornes alors que le courant sera fixé par le reste dudispositif. En revanche, linterrupteur ouvert aura une tension imposée par lextérieur à ses bornes, mais nesera traversé par aucun courant.
  12. 12. INTRODUCTION 12On distinguera les actions (blocage ou amorçage) commandées (grâce à un signal électrique extérieur)des actions spontanées (suite à lannulation ou au changement de signe dune tension ou dun courant parexemple).I.4.5.1. La diode.Il sagit dun composant à amorçage et blocage spontanés. Ce sont des éléments extérieurs (source etcharge) qui vont déterminer son état. ! Caractéristique statique.Les caractéristiques ressemblent à celles dune diode classique, sauf en ce qui concerne le courant directmaximum et la tension inverse de claquage.• exemple: diode rapide BYT 12PI-600• VRRM=600V, courant direct moyen maximum en régime permanent IF=12 ADans le pratique, pour expliquer le fonctionnementdes convertisseurs statiques, nous travaillerons àpartir dune caractéristique idéalisée, sur laquelle onnéglige la tension de seuil et la résistance dynamique,et nous supposerons que le diode nest jamaispolarisée en inverse au delà de VRRM. Lacaractéristique statique idéalisée est alors donnée parLa figure à droite ! Caractéristique dynamique. La caractéristique statique ne suffit pas à caractériser un interrupteur en commutation. En effet, la vitessede ces commutations va prendre une importance considérable dans la conception de convertisseurs.Durant la commutation, les pertes dans linterrupteur sont importantes car courant et tension sont nonnuls. Ces pertes peuvent occasionner la destruction du composant si on nen tient pas suffisammentcompte. Il est nécessaire de calculer un radiateur pour chaque composant fonctionnant en commutation.Ceci est valable pour la diode comme pour tous les interrupteurs qui suivront. Les pertes par commutationvont bien entendu augmenter avec la fréquence. Il y a aussi des pertes par conduction (la tension aubornes des interrupteurs n’est pas rigoureusement nulle lorsqu’ils conduisent) • Pour suivre les commutations, nous allons raisonner à partir du montage suivantSuite aux évolutions de e, nous allons commenter celles de i, courant dans la diode et v tension auxbornes de la diode. • lamorçage (mise en conduction). La diode est initialement polarisée en inverse et donc bloquée. On inverse la polarisation et le courant sétablit. Il y a un retard entre l’évolution de e et lévolution du courant i. • le blocage (coupure du courant). La diode initialement passante est brutalement polarisée en inverse et le courant sannule. Cette annulation se fait par valeur négative et non par
  13. 13. INTRODUCTION 13 valeur positive comme on pourrait sy attendre. Cest ce que lon appelle le recouvrement inverse de la diode. Ce phénomène résulte de lexcès de porteurs minoritaires de part et dautre de la jonction lorsque celle-ci conduit. Lorsque la diode se bloque, ces charges doivent être évacuées ce qui demande du temps. trr est appelé temps de recouvrement inverse et représente la plus longue partie de cette commutation. Laire hachurée représente la charge recouvrée que lon note Qrr. Il faut noter que la surintensité inverse, Qrr et le trr dépendent de la vitesse de décroissance initiale du courant (di/dt). La surintensité et Qrr seront dautant plus importantes que cette décroissance sera rapide alors que trr sera plus court.I.4.5.2. Le thyristor.Il sagit dun interrupteur commandé à lamorçage mais à blocage naturel (quand le courant sannule à sesbornes). La conduction est provoquée par lenvoi dun courant sur unedes entrées du composant appeléegâchette.Il est notamment utilisé dans les redresseurs commandés et les gradateurs.Le schéma et la caractéristiquestatique de ce composant sont les suivants • Si le thyristor est bloqué en étant polarisé en direct (VAK>0), lenvoi, dans la gâchette, dun courant iG adapté au composant, permet de déclencher le conduction (la tension VAK devient faible et le courant augmente en fonction des exigences de lextérieur). • Si le courant se met à décroître et sannule, alors, le composant se bloque et il sera nécessaire dappliquer une autre impulsion sur la gâchette, à un moment où VAK est positif pour que le thyristor conduise à nouveau. Il faut noter que, pour que le blocage soit effectif, il faut que le composant reste polarisé en inversesuffisamment longtemps, sinon, le thyristor se réamorce spontanément. Ce temps minimum, appelé tq estun facteur limitant, lorsque lon veut réaliser des commutations à haute fréquence. • On peut définir une caractéristique statique idéaliséeLes thyristors sont les interrupteurs qui permettent de faire transiter les puissances les plus importantes.remarque: Il existe des thyristors particuliers, commandables à lamorçage et au blocage. On les appelle GTO ("gate turn off").I.4.5.3. Les transistors.Il sagit dinterrupteurs commandés à lamorçage et au blocage. On les trouve notamment dans leshacheurs.
  14. 14. INTRODUCTION 14 ! Le transistor bipolaire.La mise en conduction et le blocage sont commandés par lintermédiaire du courant de base On utiliseessentiellement des transistors NPN. • Lorsquon lutilise en commutation et qu’il est passant, le transistor fonctionne dans la zone de saturation. Lorsque Ib est nul, le courant démetteur reste nul. En revanche, pour un courant de base Ib positif, on fait en sorte que le transistor fonctionne en zone saturée (cela dépend du courant que lon cherche à imposer). Alors, la tension aux bornes de linterrupteur est faible, ce qui est compatible avec ce type de fonctionnement. • Pour simplifier, on utilise souvent une caractéristique statique idéalisée. • En régime dynamique, les commutations ne sont pas instantanées. • Il faut noter que, lorsque lon commande le blocage du transistor, on ne se contente pas dappliquer un courant de base nul (on fait en sorte de rendre ce courant négatif pour accélérer la commutation). • td représente le temps de retard ("delay") nécessaire pour que I atteigne 10% de sa valeur de conduction • tr représente le temps de montée ("rise") nécessaire pour que I passe de 10% à 90% de sa valeur de conduction. tf représente le temps de descente ("fall") nécessaire à ce que I passe de 90% à 10% de sa valeur de conduction. • On définit aussi ts, temps de stockage ("storage") nécessaire pour passer de linstant où ib vaut 90% de sa valeur maximale à linstant où I vaut 90% de sa valeur de conduction.On constate que les commutations occasionnent des pertes dans les interrupteurs (existence simultanée dei et u non nuls aux bornes des interrupteurs). De plus, comme la tension auxbornes du transistor nest pas rigoureusement nulle lors de la conduction et il y aura aussi despertes par conduction.I.4.5.4. Le MOS.
  15. 15. INTRODUCTION 15Cette fois, cest la tension entre grille et source vgs qui va permettre de commander le transistor. Pourfonctionner en interrupteur, on fait travailler le transistor dans la zone ohmique. Pour un transistor MOS àcanal N, on fonctionne avec les caractéristiques suivantesOn utilise souvent, pour simplifier, la caractéristique statique idéale qui est, pour un MOS à canal N, de laforme suivanteLes caractéristiques dynamiques des MOS sont régies par des phénomènes capacitifs complexes. Nous neles détaillerons pas ici, mais là encore, les transitions ne sont pas instantanées et occasionnent des pertes.Il faut noter que la commande des MOS est plus simple à réaliser que celle des transistors bipolaires.I.4.5.5. IGBT ("insulated gate bipolar transistor").Il sagit dun composant de structure proche de celle du MOS et qui semploie dans les mêmes conditions.La commande se fait notamment par lintermédiaire dune tension vge. Sa conception permet de limiter latension à létat passant par rapport au MOS.Son symbole est le suivant:
  16. 16. INTRODUCTION 16I.4.5.6. Définition plus générale de l’interrupteur en électronique de puissance.Nous venons de nous intéresser à la partie "Silicium" des interrupteurs. Cependant, la fonctioninterrupteur est beaucoup plus complexe. En effet, elle regroupe le composant lui même, mais aussi lacommande, les dispositifs de protection et de dissipation (indispensables à cause des pertes, surtout àfréquence élevée).I.4.5.7. Plage demploi des différents interrupteurs.Les différents composants ne peuvent pas être employés dans les mêmes gammes de puissance et defréquence de commutation, en raison des contraintes liées à leurs structures respectives. Le dessin suivantindique les plages dutilisation en fréquence de commutation et en puissance apparente des différentsdispositifs à semi-conducteurs dont nous venons de parler.
  17. 17. INTRODUCTION 17I.5. LES MONTAGES REDRESSEURS.I.5.1. Introduction.Dans Cette partie, nous allons en premier temps étudier les montages usuels à diodes ensuite noustraiterons les montages à thyristors.Ces montages sont des circuits électriques constitués essentiellement dune source de tension alternative,un transformateur, des inductances, des commutateurs (ensemble des semi-conducteurs) et un récepteurcomme le montre la figure ci-dessous.Avant détudier ces montages, nous allons tout dabord rappeler la définition des commutateurs, ensuitenous citons les différents types de montages redresseurs et enfin nous rappelons la démarche à suive pourlétude des ces types de montages.I.5.2. Les commutateurs.I.5.2.1. Commutateur positif.Ce commutateur est formé par un groupe de diodes à cathodes réunies (fig. 20); à chaque instant, latension de sortie Ud est égale à la plus positive des tensions dentrée.En effet, pendant lintervalle où V1 est plus grandeque V2, V3,........, Vm la diode d1 conduit, ce quiimplique: Ud = V1Toutes les autres diodes sont bloquées puisque lestensions aux bornes des diodes d2 et dm sontnégatives données par: Vd2 = V2-V1<0 Vdm = Vm-V1<0 Figure 20
  18. 18. INTRODUCTION 18Lorsque V2 sera plus grande des m tentions, la diode d2 sera passante, car, rendant la tension Ud égale àV2, elle bloquera de ce fait toutes les autres diodes.REGLE 1: la diode passante est celle qui est reliée à la tension dentrée la plus positive.I.5.2.2. Commutateur négatif.Ce commutateur est formé par un groupe de diodes àanodes réunies (fig. 21); à chaque instant, la tensionde sortie Ud est égale à la plus négative des tensionsdentrée.En effet, pendant lintervalle où V1 est plus petite queV2, V3,........, Vm la diode d1 conduit, ce quiimplique: Ud = -V1Toutes les autres diodes sont bloquées puisque lestensions aux bornes des diodes d2 et dm sontnégatives données par: Vd2 = V1-V2<0 Vdm = V1-Vm<0 Figure 21REGLE 2: la diode passante est celle qui est reliée à la tension dentrée la plus négative.I.5.2.3. Les différents types de montages redresseurs.Selon le groupement des sources de tensions et selon lassociation des commutateurs positif et négatif, onpeut distinguer principalement les trois types de montages redresseurs suivants:• Montage de type parallèle noté P, on lappelle aussi redresseur simple alternance. Son schéma électrique est représenté sur la figure 22 pour le cas dun réseau triphasé.• Montage de type parallèle double noté PD, on lappelle aussi redresseur double alternance ou pont de Graëtz. Son schéma électrique est représenté sur la figure 23.• Montage de type série noté S. Son schéma électrique est représenté sur la figure 24. Figure 22.
  19. 19. INTRODUCTION 19 Figure 23. Figure 24.I.5.3. Méthode détude :Pour étudier un montage redresseur, nous suivre la démarche de lingénieur qui consiste à:1. Calcul des tensions et des courants des semi-conducteurs et du transformateur.2. Détermination des caractéristiques et des protections.On procède en 5 étapes.Etape 1: Modélisation.On modélise lensemble réseau- système de protection , de filtrage et transformateur par la mise en sériedune source de tension idéale de force électromotrice sinusoïdale égale à la tension secondaire à vide dutransformateur, de linductance de fuites totales ramenée au secondaire, et de la résistance équivalente auxpertes joules ramenée au secondaire.
  20. 20. INTRODUCTION 20En générale, la self de lissage est grande pour quon puisse négliger londulation du courant côté continudevant sa valeur moyenne, dans ce cas, on peut modéliser le coté continu par une source de courant dontlintensité est constante et égale à la valeur moyenne du courant de la charge.Etape 2: étude des tensions et des courants.On suppose que tous les éléments constituant le montage sont parfaits ( impédance de la source duschéma équivalent est nulle, les semi-conducteurs sont idéales), on calcule tout dabord la tensionredressée et la tension maximale aux bornes des semi-conducteurs, en suite on calcule la valeur maximale,efficace et moyenne du courant dans les semi-conducteurs et dans les enroulements secondaires dutransformateur.Etape 3: étude de la commutation et calcul des chutes de tension.Dans cette étape, on va tenir compte de limpédance équivalente et de limperfection des semi-conducteursce qui permettra de montrer dune par, le phénomène de commutation et de voir dans quelle mesure sonexistence altère les performances du montage redresseur.Etape 4: étude du fonctionnement en court-circuit.Cette étude permet de monter les contraintes maximales que doivent supporter les semi-conducteurs et letransformateur et de déterminer les protections.Etape 5: étude du fonctionnement en tenant compte de la nature de la charge.On complète létude par des notes sur linfluence de la nature du récepteur en considérant le cas dunecharge résistive, le cas dune charge composée d’une inductance en série avec une résistance et le cas d’unmoteur à courant continu .
  21. 21. INTRODUCTION 21GENERALITES. 1I.1. DEFINITION DE LELECTRONIQUE DE PUISSANCE. 1I.2. PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DE LELECTRONIQUE DE PUISSANCE. 1I.3. TYPE DE CONVERSION DENERGIE- FONCTION DE BASE DE LELECTRONIQUE DEPUISSANCE. 1I.3.1. MODE DE CONVERSION ALTERNATIF- CONTINU : 2I.3.2. MODE DE CONVERSION CONTINU- CONTINU : HACHEUR. 3I.3.3. MODE DE CONVERSION CONTINU- ALTERNATIF: ONDULEUR AUTONOME. 3I.3.4. MODE DE CONVERSION ALTERNATIF- ALTERNATIF. 3I.3.5. QUELQUES APPLICATIONS. 3I.4. ELEMENTS CONSTITUTIFS ET SYNTHESE DES CONVERTISSEURS STATIQUES 4I.4.1. SOURCES DE TENSION ET DE COURANT 4I.4.2. REGLES D’INTERCONNEXION DES SOURCES 7I.4.3. LES INTERRUPTEURS 8I.4.4. REGIME DYNAMIQUE / MODE DE COMMUTATION 10I.4.5. LES INTERRUPTEURS EN ELECTRONIQUE DE PUISSANCE. 11I.5. LES MONTAGES REDRESSEURS. 17I.5.1. INTRODUCTION. 17I.5.2. LES COMMUTATEURS. 17I.5.3. METHODE DETUDE : 19

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