Cours d’Electronique de puissanceChapitre II : Les montages Redresseurs

Chaibainou khaledKhaled,chaibainou@gmail,com

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« Les convertisseurs AC/DC »

Introduction Quatre types de conversion de l'énergie électrique1- Conversion alternatif / continu (AC / DC)

:

• Montage redresseur- non commandé (à diodes)- commandé (à thyristors)

• Applications---

alimentation continue (pour circuits électroniques)alimentation pour moteur à courant continu chargeur de batteries ... 2

2- Conversion continu / continu (DC / DC)

• Montage hacheur

- série (abaisseur de tension)- parallèle (élévateur de tension)

• Applications

- alimentation à découpage (ordinateur, mobile- alimentation pour moteur à courant continu

…)3

3- Conversion continu / alternatif (DC / AC)

• Montage onduleur

• Applications

- alimentation de secours (+ groupe électrogène)- variateur de vitesse pour moteur asynchrone ...

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4- Conversion alternatif / alternatif (AC / AC)

• Montage gradateur

• Applications

--

variateurvariateur

dede

lampe halogènevitesse pour moteur universel ...

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Chapitre II Conversion alternatifMontages redresseurs

/ continu

II,1- Redressement non commandé

On utilise des diodes de redressement.

II-1-1 Rappel sur la diode

La diode est supposée parfaite (tension de seuil nulle)

- dans l'état passant interrupteur fermé

- dans l'état bloqué interrupteur ouvert6

Fig. 1b u<0

i=0

Fig. 1a u=0

i>0

En résumé, la diode est un interrupteur électronique :

- unidirectionnel en courant (un seul sens de conduction)- non commandable (la conduction et le blocage sont imposés par lereste du circuit)

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II-1-2- Exemple de montage redresseur :le pont de Graëtz monophasé

Ce pont nécessite quatre diodes.La tension d’alimentation u(t) est alternative :

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• Analyse du fonctionnementOn suppose que la charge est une résistance R.

a- tension d’entrée positiveD1 et D3 conduisent : v = u

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b- tension d’entrée négativeD2 et D4 conduisent : v = -u

LeLa

pont de Graëtz permet de " redresser " une tension : v =|u|tension de sortie est " continue " : elle ne change pas de signe.

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II-1-3- Application : alimentation continue alimentée par le secteur

Le circuit se compose d'un transformateur monophasé suivi d'unpont de Graëtz :

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Fig. 4

0 t

v(t)

0 t

On suppose le transformateur parfait :

u2(t) = mV u1(t)avec mV le rapport de transformation à vide.

• Pour une charge résistive :

u2(t)

T/2 T

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+ + + +

+ +

-

-

• Valeur moyenne de la tension de sortie

A.N. transformateur 230 V / 6 V

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𝑉=�̂�2=√2𝑈 2=8,5𝑉

¿𝑉≥2 �̂�𝜋

=5,4𝑉

• Condensateur de " découplage "On ajouterésistance

un:

condensateur de forte capacité aux bornes de la

Le condensateur de découplage permet de lisser la tension de sortie :

v(t)

(1) charge

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ondulation

A

Fig. 5a+ R

B

C

(1) (2)

0t

(2) déchargeFig. 5b

Pour un lissage satisfaisant, il faut choisir C de façon que RC >> T.Taux d'ondulation :

A.N.R = 47 , C = 3300 µ F,

f= 50 Hz

⇒⇒

taux d'ondulation de 6 %ondulation v = 0,5 V (8,0 < v < 8,5 V)

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∆𝑉𝑉

≈1

2𝑅𝐶𝑓

II-2- Redressement commandéOn utilise des thyristors.

II-2-1- Le thyristorC’est un semiconducteur qui possède trois bornes : l'anode (A), lacathode (C) et la gâchette (G).

G

• Symbole général

12Fig. 6b

u

A

C

i

i

G (commande)

Fig. 6a

A Ci=0

Fig. 6d

u=0

A Ci>0

Fig. 6c

•-

Caractéristiques électriquesétat passant interrupteur fermé

- état bloqué interrupteur ouvert

- Mise en conduction du thyristor (initialement bloqué)

2 conditions :a) u > 0b) courant de gâchette suffisant (amorçage)

Une fois le thyristor amorcé, on peut supprimer le courant de gâchette.

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- Blocage du thyristor (initialement conducteur)

Blocage dès que le courant i s'annule (comme pour une diode).

• En résumé, le thyristor est un interrupteur électronique :

--

unidirectionnel encommandable à la

courantfermeture en injectant un courant de gâchette

Le thyristor n'est pas commandable à l'ouverture.

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II-2-2- Exemple de redresseur commandé :le pont mixte symétrique monophasé

La charge est ici un moteur à courant continu qui consomme uncourant I (supposé constant) :

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20

• Chronogrammes

Le circuit de commande desthyristors permet de réglerl'angle de retard à l'amorçage

.

• Analyse du fonctionnement- Phase 1 : à l'instant , on amorce Th1 :

- Phase 2 : à l'instant , u devient négative.conductrice :D2 se bloque et D1 devient

C'est une phase de " roue libre ”(la bobine du moteur se décharge).

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𝜔 𝑡=𝜋

𝜔 𝑡=𝜃

- Phase 3 : à l'instant , on amorce Th2 :

- Phase 4 : à l'instant , phase de roue libre :

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𝜔 𝑡=𝜃+𝜋

𝜔 𝑡=2𝜋

• Application : variation de vitesse d'un moteur à courant continu

On montre que :

avec :23

=

U

Pour un moteur à courant continu à excitation constante :

vitesse de rotation tension d'induit

Les résultats vus dans le chapitre consacré à la machine àcourant continu restent valables en prenant pour la tension d'induit sa valeur moyenne :

< tension d'induit >(1 + cos )

L'angle de retard à l'amorçage commande la vitesse de rotation :

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Ω𝛼Ω𝛼