COURS ONDULEUR
L'ONDULEUR AUTONOME. - A - DÉFINITION : A partir d'une tension continue,
nous devons alimenter une charge en courant alternatif. Un onduleur est donc ...
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LONDULEUR AUTONOME
- A - DÉFINITION :
A partir d'une tension continue, nous devons alimenter une charge en courant alternatif.
Un onduleur est donc un convertisseur statique CONTINU - ALTERNATIF.
Un onduleur est assisté si la fréquence et la tension sont imposées par le réseau, dans le cas présent nous pourrons régler la fréquence et la tension, l'onduleur sera donc autonome. Son emploi est varié, il peut est utilisé pour alimenter un moteur asynchrone, la fréquence est alors de quelques dizaines de Hertz. Il intervient également en cas de micro coupures sur les ordinateurs, en tant qualimentation de secours, on le retrouve aussi fonctionnant à quelques centaines de Hertz dans le chauffage par induction.
- B - ONDULEUR À DEUX INTERRUPTEURS ÉLECTRONIQUES :
- 1 CHARGE RESISTIVE :
- a - Principe :
Deux alimentations délivrant deux tensions, continues et égales, alimentent une charge résistive par lintermédiaire de deux interrupteurs K1 et K2. Ces deux interrupteurs peuvent être des transistors ou des thyristors, composants électroniques unidirectionnels commandés. Ils sont tels que si le premier est ouvert, l'autre est nécessairement fermé et inversement. Le basculement des interrupteurs est pratiquement instantané. Le montage est donné sur la figure suivante.
Les flèches sur les interrupteurs indiquent le sens passant de ces derniers. Il est important de noter que le courant ne peut circuler que dans ce sens.
- b Etude de la tension aux bornes de la charge :
La tension uc ne peut donc prendre que les deux valeurs suivantes :
K1 fermé K2 ouvert uc = E.
K1 ouvert K2 fermé uc = - E.
La valeur moyenne de uc est donc : EMBED Equation.3 = O V.
La valeur efficace de uc est donc : Uc = E.
La fréquence f = EMBED Equation.3 est imposée par le dispositif de commande des interrupteurs.
- c Etude du courant dans une charge résistive :
La charge résistive ne modifie pas limage du courant, dont la représentation est la suivante :
La valeur moyenne de ic est donc : EMBED Equation.3 = O A.
La valeur efficace de ic est donc : Ic = EMBED Equation.3 .
La fréquence f = EMBED Equation.3 est réglée par le dispositif de commande des interrupteurs.
- d Conversion continu - alternatif :
A partir de deux tensions continues fixes, nous avons maintenant un courant alternatif de fréquence réglable.
- 2 CHARGE INDUCTIVE :
- a - Principe :
La charge est maintenant composée dune résistance associée à un élément fortement inductif. Ce nouveau composant oblige ladjonction de deux diodes montées en antiparallèle sur les interrupteurs. Elles permettent ainsi à la bobine, de restituer lénergie emmagasinée, lors de louverture des interrupteurs, permettant au courant de ne pas subir de discontinuité.
- b Etude de la tension aux bornes de la charge :
La tension uc ne peut donc prendre que les deux valeurs suivantes :
K1 fermé K2 ouvert uc = E.
K1 ouvert K2 fermé uc = - E.
La représentation de la tension uc ne change pas avec la charge, les calculs des valeurs moyenne et efficace seffectuent comme précédemment.
Les diodes D1 et D2 ne jouent aucun rôle dans la représentation de la tension qui est la suivante.
- c - Visualisation du courant dans une charge inductive :
La charge est maintenant inductive, le courant ic nest plus la réplique de la tension, les courbes obtenues sont représentées ci-après :
Lintensité du courant dans la charge peut être positive alors que la tension à ses bornes est tantôt positive et tantôt négative, il en est de même lorsque lintensité du courant ic est négative, les diodes sont donc essentielles dans létude de la circulation du courant.
- d Etude des séquences de conduction :
Remplacer les interrupteurs électroniques K1, et K2 par des fils lorsquils sont fermés, attention un interrupteur commandé fermé nest pas synonyme dun composant passant, autrement dit, le courant ne passe pas forcement par ce composant.
Connaissant le signe du courant, placer une flèche pour traduire le sens réel du courant dans la charge.
Chercher tous les cas possibles qui permettent au courant ic de circuler comme lindique la flèche ci-dessus.
Vérifier que la tension aux bornes de la charge uc est bien égale à lexpression calculée précédemment.
Repasser dun trait de couleur le chemin emprunté par le courant.
Donner les éléments passants.
Toutes ces données sont contenues dans le tableau suivant :
TempsCourant icTension ucInterrupteursDiodes0 < t < t1t1 < t < EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 < t < t2t2 < t < T
- e Etude du fonctionnement :
La convention utilisée pour la charge portant sur uc et ic est celle d'un récepteur :
Lorsque le produit p = ucic est positif : la charge reçoit de l'énergie électrique, cette phase tout à fait classique voit la source électrique alimenter la charge.
Lorsque le produit p = ucic est négatif : la charge restitue de l'énergie électrique à l'une des deux sources, nécessairement réversibles. Cest une phase de récupération.
t1 < t < EMBED Equation.3
La tension uc est
L'intensité ic est
Le composant conduit.
La puissance p est
Donc :
EMBED Equation.3 < t < t2
La tension uc est
L'intensité ic est
Le composant conduit.
La puissance p est
Donc :
t2 < t < T
La tension uc est
L'intensité ic est
Le composant conduit.
La puissance p est
Donc :
0 < t < t1
La tension uc est
L'intensité ic est
Le composant conduit.
La puissance p est
Donc :
Les chronogrammes des courants dans chaque composant sont représentés ci-après :
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Ond 2 int Cours - PAGE 6
uc
ic
Vo
D2
D1
ic
K2
E
uc
CHARGE R-L
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
K1 fermé
K1 fermé
K2 fermé
uc (V)
T
-E
0
t (ms)
ic
K2
E
uc
EMBED Equation.3
uc (V)
T
-E
0
t (ms)
E
CHARGE
K1
E
K1
E
R-L
E
D2
iD2
iD1
iK1
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
T
ic (A)
t1
t1+T
t2
0
t (ms)
K1 fermé
K1 fermé
K2 fermé
E
K1 fermé
K1 fermé
K2 fermé
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
ic (A)
T
- E/R
0
t (ms)
E/R
EMBED Equation.3
K2 fermé
K1 fermé
K1 fermé
R-L
E
D2
D1
ic
K2
uc
D1
ic
K2
uc
K1
E
D1
ic
K2
uc
K1
E
R-L
E
D2
D1
ic
K2
uc
K1
E
R-L
E
D2
iK2
iD2 (A)
iD1 (A)
iK2 (A)
EMBED Equation.3
0
t (ms)
0
t (ms)
0
t (ms)
iK1 (A)
0
t (ms)
ic (A)
t1
t1+T
t2
EMBED Equation.3
uc (V)
T
-E
0
E
t (ms)
K1
E
