Les convertisseurs alternatifs/ alternatifs les gradateurs.

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  • Ourabi.Lassaad

    lectronique de puissance - 42 - I.S.E.T de Bizerte Support de

    cours

    CHAPITRE

    3

    LES CONVERTISSEURS

    ALTERNATIFS/ ALTERNATIFS

    LES GRADATEURS

  • Ourabi.Lassaad

    lectronique de puissance - 43 - I.S.E.T de Bizerte Support de

    cours

    LES CONVERTISSEURS

    ALTERNATIFS / ALTERNATIFS

    LES GRADATEURS

    1-INTRODUCTION

    Les gradateurs peuvent assurer la commande et le rglage du courant dbit par une source

    alternative dans une charge aussi alternative, avec valeur efficace contrle sans changement

    de frquence .La variation de cette valeur efficace se fait par dcoupage de la tension laide

    dun interrupteur statique.

    Les gradateurs possdent deux types de fonctionnement les plus utiliss :

    Gradateur train dondes : Utilis dans llectrothermique spcialement les fours.

    Gradateur a angle de phase : Utilis pour la commande des moteurs asynchrones aussi pour

    lclairage.

    Actuellement tous les gradateurs fonctionnent sur le principe de la commande de phase qui

    consiste amorcer linterrupteur statique avec un retard rglable, et laisser le blocage

    s'effectuer en commutation naturelle. Linterrupteur doit permettre le passage du courant dans

    les deux sens. On utilise deux thyristors monts tte-bche ou un triac pour les faibles

    puissances.

    le courant dbit est ininterrompu. En effet, comme, un gradateur comporte simplement, par

    phase, un interrupteur plac en srie avec la charge. Il s'ensuit que l'on ne pourra pas faire

    abstraction de la nature de la charge et que, comme pour toute tude en courant discontinu, il

    faudra raisonner sur une succession de cas particuliers. Pour ne pas alourdir la description, nous

    nous limiterons cependant aux cas les plus usuels de dbit sur circuit rsistif et sur circuit

    inductif pour le mono phas et circuit rsistif seulement pour le gradateur triphas.

    3

  • Ourabi.Lassaad

    lectronique de puissance - 44 - I.S.E.T de Bizerte Support de

    cours

    2- GRADATEUR MONOPHAS COMMANDE EN RETARD DE PHASE :

    2-1- Dbit sur circuit rsistif

    Figure 49 : montage redressement command mono-alternance charge rsistive

    a)-Analyse de fonctionnement

    Les thyristors TH1 ou TH2 sont passants qu partir du moment o lon envoie le signal de

    gchette et la condition que la tension VAK soit positive

    Lamorage seffectue avec un retard t0 aprs chaque dbut de priode T

    Le signal de gchette doit tre synchronis avec celui de la tension V

    Langle 0t

    sappelle langle de retard lamorage.

    Pour 0

    on a V>0 pas dimpulsion sur la gchette donc TH1 et TH2 sont bloqus,

    alors0, 0ch ch thi v et V V

    pour

    on a V>0,en envoie une impulsion de commande(courant damorage) donc TH1 devient

    conducteur, alors sin( )CH MAXV V

    pour

    0CHV ,0CHI le thyristor TH1 se bloque.

    Pour 2

    TH2 reoit une impulsion. Il est alors polaris en direct, Il samorce. sin( )CH MAXV V

  • Ourabi.Lassaad

    lectronique de puissance - 45 - I.S.E.T de Bizerte Support de

    cours

    b)-Forme donde des diffrentes grandeurs

    Pour un angle damorage 6

    0 0.05

    Time (s)

    0

    V2

    0 0.05

    Time (s)

    0

    2

    V3

    0 0.05

    Time (s)

    0

    2

    V4

    0 0.05

    Time (s)

    0

    VP2

    IG1

    IG2

    VCH

    VTH1

    + 2

    Figure 50 : Forme dondes simple alternance charge rsistive

    c)-Grandeurs caractristiques Tension et courant

    Valeur moyenne

    0chmoyu

    Valeur efficace

    sin 21

    2 2

    mcheff

    Vu

    Valeur de courant

    I=V/R

    la puissance est alors

    2 sin 21

    2

    VP

    R

    d)-Remarque

    Le courant i(t) dans la charge nest plus sinusodal. Il est possible de dcomposer son allure

    en une onde fondamentale (premire harmonique) et une srie dharmoniques dordre

  • Ourabi.Lassaad

    lectronique de puissance - 46 - I.S.E.T de Bizerte Support de

    cours

    suprieur. On constate que londe fondamentale i1 est dphase de langle 1 par rapport la

    tension dalimentation v.

    Il en dcoule, que le rseau dalimentation doit fournir une certaine puissance ractive, mme

    si la charge est purement ohmique.

    2-2- Dbit sur circuit inductif

    cause de leffet inductif, la conduction se poursuit aprs la fin de lalternance, jusqu 1

    linstant dannulation du courant i(),

    lorsque langle devient infrieur Largument du rcepteur, le fonctionnement dpend de

    la nature des signaux appliqus aux gchettes :

    Figure 51 : Montage simple alternance charge inductive

    a)-Analyse de fonctionnement pour < <

    sin( )chch ch MAXdi

    V Ri L V tdt

    Le courant dans la charge est la somme dune composante libre

    chli caractrisant le rgime transitoire et dune composante force chfi

    caractrisant le rgime permanent.

    ch chl chfi i i

    La composante chli

    est solution de lquation sans second membre

    0chch chdi

    V Ri Ldt

    ;

    Rt

    Lchi ke

    La composante ichf est solution de lquation sans second membre

    sin( )chch ch MAX

    diV Ri L V t

    dt

    ;sin( )ch chMAXI I

    et 2 2( ( )

    MAXchMAX

    VI

    R L

    ;

    ( )L

    tg QR

    ; 2 2Z R L

    la solution est

  • Ourabi.Lassaad

    lectronique de puissance - 47 - I.S.E.T de Bizerte Support de

    cours

    sin( ) sin( ) QmchV

    i eZ

    pour 1

    TH1 reste conducteur, il se bloque avant lamorage de TH2

    pour 1

    aucun thyristor nest amorc, i() = 0, et vTH1() = - vTH2() = v().

    pour 2

    TH2 devient conducteur, il se bloque pour 1 quand le courant qui le traverse sannule.

    Pour 2

    on a TH1 est nouveau amorc le phnomne devient priodique, il est donc possible

    de rgler le courant on agissant sur pour .

    b)-Forme donde des diffrentes grandeurs

    0 0.06

    Time (s)

    0

    V2

    0 0.06

    Time (s)

    0

    I1

    0 0.06

    Time (s)

    0

    2

    V3

    0 0.06

    Time (s)

    0

    2

    V4

    0 0.06

    Time (s)

    0

    vth1

    + 2

    IG1

    IG2

    VTH1

    ICH

    VCH

    1

    Figure 52: Forme dondes simple alternance charge inductive

  • Ourabi.Lassaad

    lectronique de puissance - 48 - I.S.E.T de Bizerte Support de

    cours

    c)-Analyse de fonctionnement pour <

    Lorsque langle devient infrieur , le fonctionnement dpend de la nature des signaux

    appliqus aux gchettes :

    d)-Cas dimpulsion de gchette de courte dure

    Th1 entre en conduction. Le courant i() est, encore

    sin( ) sin( ) QmchV

    i eZ

    le courant sannule pour 1 suprieur + .

    Limpulsion envoye sur la gchette du thyristor TH2 pour = + trouve ce

    redresseur avec tension anodique ngative, elle est donc sans effet. Quand VTH2()

    devient positif pour = 1 ; il n y a plus de courant sur la gchette de TH2.

    Le montage fonctionne en redresseur simple alternance avec un courant de sortie

    unidirectionnel.

    e)-Forme donde des diffrentes grandeurs

  • Ourabi.Lassaad

    lectronique de puissance - 49 - I.S.E.T de Bizerte Support de

    cours

    0 0.06

    Time (s)

    0

    I1

    0 0.06

    Time (s)

    0

    V2

    0 0.06

    Time (s)

    0

    2

    V3

    0 0.06

    Time (s)

    0

    2

    V4

    0 0.06

    Time (s)

    0

    VP2

    +

    IG1

    IG2

    VTH1

    ICH

    VCH

    1

    2

    Figure 53 : Formes dondes des grandeurs lectriques dun gradateur monophas

    Charge R-L po