courgradateurtriphasé2011-2012vetudiant [Mode de compatibilité]

10/12/2011

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Les gradateurs triphasés

Chapitre 7

1Cours convertisseurs de puissance

Mme HAJJI MELAIAH Omessaad

2010-2011

ENISo

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Plan

Les gradateurs monophasés

I. Introduction

II. Gradateur triphasé tout thyristors II. 1. Cas de récepteur équilibré couplé en étoileII. 1.1. charge résistive II. 1.2. étude de la charge

II. 1.2.1 valeurs efficaces et les harmoniquesII.1.2.2. étude énergétique

III. Gradateur triphasé mixte

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I. Introduction

Les gradateurs monophés

1. Structures

1.1 Les gradateurs tout thyristors

�Groupement en triangle de trois gradateurs monophasés

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I. Introduction


�Gradateurs triphasé tout thyristors

Les vrais gradateurs triphasés sont formés de trois ensembles de deux thyristors tête-bêche montés entre les bornes ABC du réseau et celles 1, 2,3 du récepteur équilibré couplé en étoile (Fig.b) où en triangle (Fig. c).

b c

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I. Introduction


1.2. Gradateur triphasé mixte

On trouve également des structures mixtes, obtenues avec les derniers structures, en remplaçant les thyristors Th1', Th2' et Th3' par trois diodes.

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II. Les gradateurs triphasés tout thyristors


1.Cas de récepteur équilibré couplé en étoile1.1. Principe

Les tensions et les courants dans les phases de la charge sont alternatifs et triphasés équilibrés

tensions aux bornes des groupes de thyristors sont alternatives et triphasés équilibrés

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1.2. Une charge R

L'ordre de commande des thyristors ?

Document réponse n°2

30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

Va Vb Vc(Va-Vb)/2 (Va-Vc)/2

wt

UcaLa charge est formée de troisrésistances R identiques. Dansce cas, chaque thyristor sebloque lorsque le courant doncla tension de la phase passepar 0.

ψ

πψ +

Le thyristor ThA est commandé avecun retard par rapport au passageà zéro de la tension simple vA.

Le thyristor Th'A est commandé en

.

3

4π3

2πLes thyristors de la phase B sont commandés avec un retard desur ceux de la phase A

sur ceux de la phase A et ceux de la phase C avec un retard de sur ceux dela phase A

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1.2.A. Analyse de fonctionnement

a. Mode 1 = 2 ou 3 thyristors passants

1. Etude :

Si le récepteur est formé de trois résistances R égales, lorsque croit de 0 à , trois modes de fonctionnement se succèdent.

Exemple

2. Conclusion

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b. Mode 2 = 2 thyristors passants

1. Etude

2. Conclusion

Exemple

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c. Mode 3 = 0 ou 2 thyristors passants

1. Etude

2. Conclusion

Exemple

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Exemple ThB' se bloque en 150° avant amorçagede ThC'; comme ThA ne peut conduireseul, tous les thyristors sont bloqués de150° à +60°.

A cet instant, on amorce ThC' et ilfaudra réamorcer ThA pour pouvoiravoir de nouveau conduction.

Pour que ThA et ThB' puissent conduire, il faut uAB > 0 donc < 150°

Si > 150°, aucune conduction ne sera possible

Le déblocage simultané de ThA et Th’Cpour se produit pour une valeur négative de vA-vC.

Les thyristors ne peuvent plus entrer en conduction, le gradateur équivaut à un interrupteur toujours ouvert

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1.2. B. Calcul de la tension efficace

Soit V' la tension efficace aux bornes d'une phase de la charge; nous avons:

θθπ

πψ

ψdvV A )('

2

1'

2 22∫

+= La fonction étant alternative θθ

ππψ

ψdvV A )('

1' 22

∫+

=

Les symétries de la fonction )(')3

2(')(')

3(':' θπθθπθ CABAA vvetvvv −=+−=+

θθθθπ

πψ

ψdvvvV CBA )](')(')('[

1' 223 22 ++= ∫

+

Nous devons envisager divers cas suivant le mode de fonctionnement

Mode 1 : le gradateur fonctionne dans ce mode si

3πθψ << ThA , ThB’ et ThC sont passants

v'A = vA, v'B = vB et v'C = vC

33πψθπ +<< ThA et ThB’ sont passants

v'A = -v'B = uAB/2 , v'C = 0

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θπθπ

θπθπθθπ

ψπ

π

π

ψ

dV

dVVVV

)6

(sin2

3[

1

)]3

2(sin)

3

2(sin)(sin[

1'

23

3

2max

22max

22max

23 2max

2

++

++−+=

∫

∫+

)2sin(43

43

1' ψππ

ψ +−= VV


3πψθψ +<< ThA et ThB’ sont passants

v'A = -v'B = uAB/2, v'C =0

θπθπ

ψπ

ψdVV )

6(sin

23

[1

' 23 2max

2 += ∫+

)3

)3

(2sin(43

)3

2sin(43

)3

(23

'ππψ

ππψ

πψπψ

π++−++−+= VV

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)6

2sin(4

33

2

1'

πψπ

++= VV


6

5πθψ << ThA et ThB’ sont passants

v'A = -v'B = uAB/2, v'C =0

θπθπ

π

ψdVV )

6(sin

23

[1

' 26

52

max2 += ∫

)3

)6

5(2sin(

43

)3

2sin(43

)6

5(

23

'ππ

ππψ

πψπ

π+−++−= VV

)3

2sin(43

23

45

'πψ

ππψ ++−= VV

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suivant le type de charge et le mode de fonctionnement on détermine la valeur efficace

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1.2. C. Harmoniques des grandeurs

Compte tenu des symétries de la tension v'A, sa décomposition en série deFourier ne contient pas d'harmoniques de rang pair ni de rang multiple de 3. Lesharmoniques sont donc de fréquence f, 5.f, 7.f, 11.f, 13.f, 17.f….

L'harmonique de rang n de v'n est de la forme

[ ])(

)sin(2)cos()sin(2

'

'''''

'''''

22

n

nnnnn

nnnnn

a

bartgetbaVV

nVnbnaVv

=+=

+=+=

ϕ

ϕθθθ

Donnons les résultats pour la charge R

Mode 1

+−=

+−++−=

)3

43

.2cos()2cos(43

'

)3

43

.2sin(21

)2sin(21

3323

'

1

1

ππψπ

ππψπψππ

b

a

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1.2. C. Harmoniques des grandeurs

−−−=

+−−=

)2cos()3

22cos(

4

3'

)2sin(2

1)

3

22sin(

2

1

32

3'

1

1

ψπψπ

ψπψππ

b

aMode 2

Mode 3

+−−=

−−−=

1)3

22cos(

43

'

))3

22sin(

21

65

23

'

1

1

πψπ

πψψππ

b

a

Pour calculer les harmoniques du courant i1, il suffit de faire une étude en régime sinusoïdal à chaque fréquence

)sin(2'' nnn nVv ϕθ +=

L’impédance de la charge à la fréquence nf est :R

)sin(2'

' nn

n nR

Vi ϕθ +=

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1.2. D. Étude énergétique

Le réseau étant purement sinusoïdal, seul le fondamental de l'intensité peut créer de la puissance active et de la puissance réactive. Ce fondamental est:

1

'1 ,)sin(2 ϕϕϕθ ==+= FFFFF R

VIavecIi

La puissance active est )cos(..3 FFIVP ϕ=

La puissance réactive est )sin(..3 FFIVQ ϕ=

La puissance apparente est effIVS ..3=

Le facteur de puissance est

La puissance déformante 222 QPSD −−=

S

PFp =

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