243-416dsf-SH-2220

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PROGRAMME: TECHNOLOGIE DE LLECTRONIQUE INDUSTRIELLE (243.C0) HIVER 2013

PLAN DTUDES

LECTRONIQUE DE PUISSANCE 243-416-SH

3-3-2 (2,66 units)

GROUPE: 2220

PRALABLE RELATIF LECTROTECHNIQUE (243-317-SH) SERA PRALABLE RELATIF COMMANDE LECTRONIQUE (243-526-SH) QUALIT DE LALIMENTATION (243-615-SH) PROFESSEUR Jean Mercier Bureau: 2-48-207 564-6350 poste 4095 Courriel : [email protected]

LECTRONIQUE DE PUISSANCE PLAN DTUDES 243-416-SH

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NOTES PRLIMINAIRES

Llectronique de puissance est un domaine en constante volution. De nouveaux interrupteurs lectroniques ayant des possibilits et des performances accrues ont continuellement vu le jour durant les dernires dcennies et encore aujourdhui. Ce cours vise permettre au futur technologue de mettre en service et de dpanner les convertisseurs lectroniques de puissance. Il porte sur lanalyse, le branchement et le diagnostic des redresseurs, des hacheurs, gradateurs et onduleurs. Il appartient au fil conducteur de lutilisation de lnergie lectrique et celui de llectronique. Le cours "LECTROTECHNIQUE" a prsent des circuits linaires courant alternatif monophas et triphas. Dans le cours "LECTRONIQUE DE PUISSANCE", les circuits tudis seront en commutation avec des composants non-linaires. Les circuits seront aliments en monophas, triphas ou en courant continu. Le cours "LECTRONIQUE DE PUISSANCE" est pralable au cours de "COMMANDE LECTRONIQUE" en cinquime session. Le cours "LECTRONIQUE DE PUISSANCE" porte exclusivement sur ltage de puissance des convertisseurs lectroniques. Le cours de "COMMANDE LECTRONIQUE" abordera la partie contrle qui comporte une intgration de circuits et systmes. Le cours "LECTRONIQUE DE PUISSANCE" est galement pralable au cours "QUALIT DE LALIMENTATION" qui survient en sixime session. Les dispositifs semi-conducteurs de puissance sont reconnus pour tre sensibles aux surtensions et transitoires du systme dalimentation. Il est notoire galement que les convertisseurs dlectronique de puissance sont responsables pour une grande partie des dformations harmoniques de londe sinusodale. Le cours "QUALIT DE LALIMENTATION" poursuivra sous un nouvel angle ltude des notions lies lanalyse harmonique qui auront t abordes dans le cours "LECTRONIQUE DE PUISSANCE". Dans ce cours, on utilisera mticuleusement des instruments de mesure complexes, onreux et relativement fragiles. Le niveau de prparation des interventions ainsi que la rigueur dans le branchement constituent des comptences transfrables de nombreuses autres situations de la vie professionnelle dun technologue en lectronique industrielle.

MODALITS DENCADREMENT

Je suis disponible en dehors de mes heures de cours. Vous trouverez mon horaire affich lentre du mon bureau. Il est prfrable de rencontrer le professeur avant afin de rserver un moment prcis. Vous pouvez toujours passer mon bureau sans rendez-vous, si je suis disponible il me fera plaisir de vous rencontrer. Un contact par "MIO" est toujours possible pour prvoir une rencontre.


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TEXTE MINISTRIEL

437- Vrifier des quipements de puissance. Prparer la prise de mesure ou lacquisition de donnes. Prendre les mesures ou procder lacquisition de donnes. Analyser les donnes. Rdiger un rapport de non-conformit.

43C- Rgler le fonctionnement des lments finals de contrle.

Analyser le fonctionnement du convertisseur et de lactionneur. Configurer le convertisseur et lactionneur. talonner llment final de contrle. Vrifier le fonctionnement de llment final de contrle.

43F- Effectuer lentretien prventif des quipements dun systme de contrle-commande.

Procder lentretien des quipements de puissance. 43G- Effectuer le dpannage dun systme de contrle-commande.

Diagnostiquer le problme de fonctionnement.


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la fin de ce cours, llve devra tre en mesure de:

Analyser des convertisseurs lectroniques de puissance en vue de les mettre en service et de les dpanner:

Redresseurs monophass et triphass, Hacheurs de courant, Gradateurs monophass et triphass, Onduleurs monophass et triphass.

Vrifier ltat des semi-conducteurs de puissance. Diagnostiquer un problme dans un convertisseur lectronique de puissance partir de

mesures avances telles que les formes dondes des signaux.

laborer les caractristiques des diodes, thyristors et transistors en tension/courant.

Mesurer prcisment le contenu harmonique, le facteur de forme, le facteur de dplacement ainsi que le facteur de puissance.

Utiliser un oscilloscope mmoire portatif double isolation et un analyseur dharmoniques.

Calculer et mesurer les tensions, courants et puissances dans les circuits dlectronique de

puissance.

Distinguer les valeurs: crte, efficace dondulation, efficace vraie ainsi que la moyenne.

Identifier les topologies des convertisseurs lectroniques de puissance et dessiner leur schma de branchement.

Interprter correctement les fiches techniques des manufacturiers.

Dcrire le principe de fonctionnement de diffrentes applications industrielles.


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OBJECTIFS ET CONTENU DU COURS

THORIE

MODULE #1 INTRODUCTION LLECTRONIQUE DE PUISSANCE (SEMAINE 1)

Domaines dapplication de llectronique de puissance; Types de conversion dnergie; Identification des convertisseurs; Interrupteur en commutation et rendement; Calculs de valeur moyenne et efficace Exercices

MODULE #2 LES REDRESSEURS DIODES (SEMAINES 2 5)

Caractristiques principales dune diode de puissance; Redresseur monophas en simple alternance avec charge rsistive; Dfinitions et calculs: valeur crte, efficace dondulation, efficace vrai, moyenne, facteur de

forme, frquence et priode; Applications de calculs intgrales lmentaires; Redresseur monophas en simple alternance avec filtre (inductif et capacitif); Redresseur monophas en double alternance avec un transformateur prise mdiane; Redresseur monophas en double alternance avec un pont de diodes; Redresseur triphas en simple alternance; Redresseur triphas en double alternance; Introduction aux harmoniques; Exercices

MODULE #3 LES REDRESSEURS THYRISTORS (SEMAINES 6 9)

Caractristiques principales dun thyristor de puissance; Redresseur monophas en simple alternance avec charge rsistive; Applications de calculs intgrales lmentaires; Redresseur monophas en double alternance avec un pont mixte; Redresseur monophas en double alternance avec un pont complet; Onduleur non autonome; Redresseur triphas en simple alternance; Redresseur triphas en double alternance en pont mixte et complet; Exercices


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MODULE #4 LES HACHEURS DE COURANT (SEMAINES 10 ET 11)

Caractristiques principales dun transistor de puissance (BJT, MOSFET et IGBT); Principe du hacheur dvolteur; Principe du hacheur survolteur; Exercices

MODULE #5 LES GRADATEURS (SEMAINE 13)

Principe de fonctionnement; Gradateur monophas; Gradateur triphas; Dmarreur statique; Exercices

MODULE #6 LES ONDULEURS AUTONOMES (SEMAINES 14 ET 15)

Diffrence entre un onduleur non-autonome et autonome; Principe de fonctionnement dun onduleur monophas; Principe de fonctionnement dun onduleur triphas; Commande 180 degrs; Principe de fonctionnement dun onduleur en mode PWM; Exercices


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MTHODOLOGIE

THORIE

La prsence tous les cours est absolument essentielle. Lensemble de la matire traite dans chacune des priodes de cours se compose de notions fondamentales qui seront presque toutes rcupres et ncessaires dans tous les cours ultrieurs du mme axe de formation. En gnral, les cours thoriques prendront la forme de leons magistrales assistes de moyens didactiques tels des notes de cours et des moyens audiovisuels. Llve doit conserver la documentation fournie en ordre dans un cartable et prendre des notes dans un cahier lusage exclusif ce cours. L'lve devra aussi complter sa formation et assurer la base de sa comprhension en solutionnant des exercices. Ces exercices seront fournis par le professeur en classe et/ou dans les notes de cours. Llve assume la responsabilit de prparer les heures de formation par ses lectures et de parfaire sa comprhension par des exercices.

PRATIQUE

La prsence au laboratoire est obligatoire. Avant chaque priode de laboratoire, llve devra fournir une prparation (voir critres dvaluation: Prparation et compte-rendu de laboratoire). Les habilets qui y sont dveloppes ne peuvent sacqurir sans utiliser les quipements de laboratoire. L'lve absent obtiendra la note zro pour la prparation et le compte-rendu dudit laboratoire. Si, pour des raisons srieuses, un lve doit sabsenter, il devra justifier son absence auprs du professeur et prendre les arrangements ncessaires pour raliser ses travaux. Il y aura des comptes-rendus prsenter au professeur la fin de chaque laboratoire. Le travail en laboratoire sera ralis en quipe de deux, mais il est important que chaque lve prenne les moyens de dvelopper ses comptences individuelles. On demande chaque lve de tenir son propre cahier de laboratoire et dy consigner ses propres prparations et observations.


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JOURNES DTUDES ET DENCADREMENT

Les journes dtudes et dencadrement auront lieu les 7 et 15 mai. Ses journes seront privilgies pour des rencontres individuelles ou en petit groupe avec des lves en difficult concernant des reprises dactivits de laboratoire manques ou complter, des explications sur des exercices supplmentaires.

RTROACTION

La rtroaction se fera en continu, tout au long de la session. Les priodes de laboratoire sont des moments privilgies pour la rtroaction puisque le professeur est alors en contact individuel direct avec les lves. Les commentaires des lves (par crit ou verbalement) sur lorientation, la mthodologie, le contenu, les tests, la correction ou tout autre aspect susceptible damliorer le cours sont les bienvenus.


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VALUATION

TYPE DVALUATION PONDRATION Test #1 20% Test #2 20%

Prparations + comptes-rendus de labs 30% Test final (rcapitulatif) 30%

TOTAL 100%

CRITRES D'VALUATION

TESTS THORIQUES CRITS (SANS DOCUMENTATION)

Solutions claires et indication des calculs intermdiaires menant aux rsultats; Utilisation correcte des lments de topologie des circuits; Identification et utilisation adquate des lments de solutions graphiques.

PRPARATION ET COMPTES-RENDUS DE LABORATOIRES

Prparation complte avant d'arriver au laboratoire (le moment et les modalits de la remise seront indiqus par le professeur);

Rponse individuelle aux questionnaires la fin des laboratoires; Solutions claires et indication des calculs menant aux rsultats; Conformit aux normes des schmas, des graphiques et des tableaux; Interprtation juste des rsultats obtenus.

VALUATION DE LA QUALIT DU FRANAIS (10%)

Tous les travaux de laboratoires seront valus selon les critres suivants:

Prsentation matrielle (page titre, pagination, structure du document, etc.) 10% Qualit de la syntaxe (phrases bien construites) 30% Qualit de lorthographe 30% Qualit de la grammaire 30%


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CALENDRIERS DES ACTIVITS

THORIE

SEMAINE MODULE SUJET HEURE

1 Plan dtudes 1

1 et 2 1 Introduction llectronique de puissance 3

2 5 2 Les redresseurs diodes 11

6 Test #1 et correction 3

7 9 3 Les redresseurs thyristors 9

10 et 11 4 Les hacheurs de courant 6

12 Test #2 et correction 3

13 5 Les gradateurs 3

14 et 15 6 Les onduleurs autonomes 6

16 Test final 3


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LABORATOIRE

SEMAINE LABORATOIRE SUJET HEURE

1 - 2 1 Redresseur monophas diode en simple alternance 6

3 2 Redresseur monophas diodes en double alternance avec

transformateur prise mdiane 3

4 3 Redresseur monophas diodes en double alternance avec

pont 3

5 4 Redresseur triphas diodes en simple alternance 3

6 - 7 5 Redresseur triphas diodes en double alternance 6

8 - 9 6 Redresseur monophas thyristors en double alternance 6

10 7 Redresseur triphas thyristors en double alternance 3

11 8 Le hacheur de courant 3

12 9 Applications du hacheur de courant 3

13 10 Gradateur monophas et triphas 3

14 11 Londuleur autonome monophas 3

15 12 Londuleur autonome triphas 3

16 Rtroaction 3


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MDIAGRAPHIE

VOLUMES OBLIGATOIRES 1. lectrotechnique, Thodore Wildi, Quatrime dition, Les Presses de l'Universit Laval, 1214p. VOLUMES DE RFRENCE - Machines lectriques et lectronique de puissance, A. Hbert, C. Naudet, M. Pinard, dition Dunod, 1985, 276p. - Les convertisseurs en lectronique de puissance, G. Sguier, dition Lavoisier, 1984, 358p. - Power Electronic Control of AC Motors, JMD Murphy, FG Turnbull, Pergamon Press, 1988,

524p. - Commande lectronique des moteurs courant alternatif, R. Chauprade, F. Milsant, Eyrolles,

1980 - Alimentations Thyristors et Optolectronique, Andr Champenois, ditions du Renouveau

Pdagogique inc., 1988, 621p. (BIBLIOTHQUE TK 7881 C422 1988) - First course on power electronics, Ned Mohan, Minneapolis, MN : MNPERE, 2003

ISBN 0-9715292-2-1. - Power electronics for technology, Ahmed Ashfaq, Prentice-Hall, 1999

TK7881.15.A536 1999. - Power electronics handbook, Muhammad H Rashid, Academic Press, 2001

TK7881.15.R376 2001.

SITES WEB - www.ipes.ethz.ch/ipes/f_index.html - www.irf.com - www.ixys.com - www.powerdesigners.com - www.pwrx.com

QUIPEMENTS DE SCURIT

Tous les tudiants doivent obligatoirement possder une paire de lunettes (scurit) lors de travaux en laboratoire.

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Documents

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