LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un...

24
Ourabi.Lassaad Électronique de puissance - 1 - I.S.E.T de Bizerte Support de cours CHAPITRE 1 LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES HACHEURS

Transcript of LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un...

Page 1: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 1 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

CHAPITRE

1

LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU

LES HACHEURS

Page 2: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 2 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

LES CONVERTISSEURS CONTINU /CONTINU

LES HACHEURS

1-INTRODUCTION

On dispose de différents procédés pour transformer une tension continue de valeur fixe en une

tension continue réglable permettant la commande d’un moteur à courant continu.

On peut faire appel à un groupe convertisseur qui peut être, soit électronique, soit électrique.

Ces équipements sont encombrants et couteux. C'est pourquoi on leur préfère un système

électronique que l’on appelle Hacheur.

Les Hacheurs sont des convertisseurs d’énergies qui font transiter l’énergie d’une source

continue vers une source continue.

Nombreuses sont les applications pour la commande des machines à courant continu et les

alimentations à découpage.

2-LES HACHEURS A LIAISON DIRECTE

2-1- Hacheur Dévolteur (Hacheur série)

L’interrupteur H

peut-être

Figure 1 : structure générale d’un hacheur dévolteur

Le hacheur dévolteur permet de transférer l’énergie d’une source de tension fixée E vers un

récepteur qui peut être l’induit d’une machine à courant continu ou bien une simple résistance

inductive.

La structure la plus simple qui puisse exister est une structure à deux interrupteurs. Ou le

générateur de tension constante E peut être, par exemple, une batterie d’accumulateurs(ou toute

autre source de tension : alimentation stabilisée), ect..

On supposera que les interrupteurs sont idéaux.

H est commandable à l’ouverture et à la fermeture.

On étudiera deux cas particuliers :

1

Page 3: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 3 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

d’une part le cas de la charge :Rc, Lc

d’autre part le cas de la charge : Lc, Ec

2-1-1-alimentation d’une charge :Rc, Lc :

a)-montage

Figure 2 : Hacheur dévolteur : Alimentation d’une charge (Rc,Lc)

Le fonctionnement est continu .le graphe du courant évoluant entre une limite inférieure Im et

une limite supérieure IM .

Nous pouvons décomposer ce graphe en deux parties distinctes :

b)- Analyse de fonctionnement

1) 0<t< αT α est le rapport cyclique 0< α<1.

H est fermé et la tension appliquée à la diode de roue libre est négative (VD = -E)

La diode se comporte comme un interrupteur ouvert L’équation qui régit le circuit est :

cc c c

diE R i L

dt

L’intégration de cette équation conduit à :

( )

( )t

cc H m

c c c

LE Ei i I e avec

R R R

d’où à t= αT ( )

( ) (1)T

M m

c c

E EI I e

R R

2) αT <t<T

H étant ouvert ,la diode de roue libre devient passante , ce qui permet à l’inductance de

libérer , dans le circuit fermé par cette diode

L’énergie électromagnétique que qu’elle avait accumulée.

L’équation différentielle est alors : 0cc c c

diR i L

dt

L’intégration de cette équation conduit à : ( ( ))t T

c D Mi i I e

Page 4: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 4 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

d’où à t=T ( ( ))

(2)t T

m MI I e

De relations (1) et (2) on tire

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )

1

1 1

T T T TT

m T T

E e e E eI e

R Re e

Dou

(( ))t T

M mI I e

La tension aux bornes de la charge est :

cc c c c

diV R i L

dt

D’ou c c c c cV dt R i dt L di

L’intégration des deux membres pendant la durée d’une période, conduit à :

0 0

M

m

iT T

c c c c c

i

V dt R i dt L di

On déduit la valeur moyenne de la tension aux bornes de la charge

cmoyV E

c)-Forme d’onde des différentes grandeurs

0 0.05

Time (s)

0

Ich vch-5

0

Time (s)

0

vs Is-ih1

0 0.05

Time (s)

0

Ih-ih1 vh-5

0 0.05

Time (s)

0

id+id1 vd

αT T

IM

IM

IM

Im

IM

ISVS

VH IH

VD ID

-E

E

E

E

t

t

t

t

Im

Im

Im

Vc Ic

Figure 3 : Forme d’ondes des principales grandeurs d’un Hacheur série pour une charge R-L

2-1-2-Conclusion :

Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu

abaisseur de tension de rapport α.

Page 5: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 5 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

2-1-3-Ondulation du courant :

Pour simplifier l’étude, on peut considérer que l’inductance est suffisamment élevée pour que

la constante de temps (τ = LC / RC) soit grade par rapport à la période de hachage. Dans ces

conditions, les morceaux d’exponentielle sont des segments de droite.

Comme ( ) 1xe x , il vient :

m

c

EI

R

et

(1 )1M m

TI I

Il est facile de calculer l’ondulation ∆I crête à crête :

(1 )M m

c

E TI I I

R

La dérivée de ∆I s’annule pour α = 0.5 , ce qui donne :

.4

MAX

c

E TI

R

; 4MAX

c

ETI

R

Cette valeur est proportionnelle à la période T ; ainsi, peut –on conclure :

Pour réduire l’ondulation, on a intérêt à augmenter la fréquence de hachage.

4 c

ET

L

0 0.5 1

I

Figure 4 : variation de I en fonction de

2-1-4- Alimentation d’une charge inductive : ( LC ,E C ) :

2-1-4-1-montage

Figure 5 : Hacheur dévolteur : Alimentation d’une charge (Ec,Lc) On peut avoir deux modes de fonctionnement suivant les valeurs de la charge (conduction

continue et conduction discontinue).

Page 6: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 6 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

2-1-4-2- conduction continue :

ce régime de fonctionnement est semblablement précédent, mais avec la particularité d’un

fonctionnement linéaire par partie ( le graphe des courants est constitué de segments de droite)

cmoyV E

a)- Analyse de fonctionnement

1) 0<t< αT

H est fermé et D est bloquée

L’équation qui régit le circuit est : cc c

diE E L

dt

L’intégration de cette équation conduit : c

c m

c

E Ei t I

L

d’où à t= αT (1)cM m

c

E EI T I

L

2) αT <t<T

H est ouvert ,D est passante

L’équation de fonctionnement est : cc c

diE L

dt

L’équation du courant est : ( )cc M

c

Ei t T I

L

D’où à t =T ( ) (2)cm M

c

EI T T I

L

Des relations (1) et (2) on tire :

c cM m

c c

E E EI I T T T

L L

Or Vcmoy = α E = Ec , il est alors facile de calculer l’ondulation du courant ∆I crête à crête :

(1 )M m

c

EI I I T

L

Cette ondulation est maximale pour α =0,5 soit 4 c

ETI

L

Ainsi arrive-t-on à la même conclusion que pour impédance sans f.c.é.m (Ec) :

Pour réduire l’ondulation, on a intérêt à augmenter la fréquence de hachage

Page 7: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 7 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

b)-Forme d’onde des différentes grandeurs

0 0.05

Time (s)

0

Ic vc-5

0 0.05

Time (s)

0

Is+ih1 vs

0 0.05

Time (s)

0

Ih+ih1 vh

0 0.05

Time (s)

0

id+id1 vd

αT T

IM

IM

IM

Im

IM

IcVc

ISVS

VH IH

VD ID

-E

E

E

E

t

t

t

t

Im

Im

Im

Figure 6 : principales grandeurs d’un Hacheur série pour une charge L-E Conduction

continue

2-1-4-3- conduction discontinue :

La conduction est discontinue si la valeur minimale Im du courant s’annule à chaque période,

soit : 0CI T

a)-Analyse de fonctionnement

1) 0<t< αT

L’équation de fonctionnement est :

cc c

diE E L

dt

L’expression du courant est :

c

c

c

E E ti

L

d’où à t = αT

1c

M

c

E EI T

L

Page 8: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 8 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

2) αT <t< βT

L’équation qui régit le circuit est :

cc c

diE L

dt

L’intégration de cette équation conduit :

cc M

c

Ei t T I

L

comme ic (βT)=0 on a 2cM

c

EI T

L

Des relations (1) et (2) on tire :

cc

M

c c

E EEI I T T

L L

Soit : c

E

E

3) βT<t<T

le courant est nul ,tandis que la tension aux bornes de la charge est égale à la f.c.é.m (EC) soit :

0 ,C c ci V E

il alors possible de calculer :

la valeur moyenne de la tension aux bornes de la charge :

. 1cmoy cV T TE TE

Or c

E

E

D’où 1cmoy c cV E E E

la valeur moyenne du courant de la charge :

puisque le graphe est un triangle on a :

2 2

c

cmoy M

c

E ETi I T

L

soit :

2 12

cmoy

c c

ET Ei

L E

pour une valeur donnée α , le fonctionnement est en régime :

discontinue pour les faibles valeurs de ic moy la courbe représentative est une hyperbole

qui passe par le point : icmoy=0 , Ec = E

critique lorsque icmoy augmente ,dans ces conditions , le courant icmoy à pour valeur limite

2

lim 12

cmoy ite

c c

ET Ei

L E

la courbe représentative est une parabole qui est représentée en pointillé qui passe par les points

Ec = E , Ec =0 à pour valeur maximale :

Page 9: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 9 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

lim max

1( )

2 2 8c c ite imale

c

E ETE et i

L

Continue à βT =T soit : Ec =α E

0cE

8 c

ET

L

2

E E

0.25 0.5 0.75

1

2

cmoyi

Conduction discontinue

Conduction continue

Condcuction critique

Figure 7 : Graphe de I = f(EC) pour différentes valeurs de α.

c)-Forme d’onde des différentes grandeurs

0 0.05

Time (s)

0

Ic vc

0 0.05

Time (s)

0

Is vs

0 0.05

Time (s)

0

Ih vh

0 0.05

Time (s)

0

id vd

αT T

IM

IM

IM

IM

ISVS

VH IH

VD ID

-E

E

E

E

t

t

t

t

Ec

-Ec

E-Ec

Vc Ic

Figure 8 : principales grandeurs d’un Hacheur série pour une charge L-E Conduction

discontinue

Page 10: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 10 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

2-2- Hacheur Survolteur (Hacheur parallèle)

2-2-1- Alimentation d’un récepteur quelconque :

Figure 9 : Schéma d’un Hacheur parallèle

La structure la plus simple qui puisse existe est celle de la figure si dessus Ou la capacité C est

supposée élevée pour que la tension VC aux bornes du récepteur soit constante.

La diode D empêche la décharge du condensateur dans la partie amont.

2-2-1-1- Conduction continue

Généralement l’inductance L de la source de courant, à une valeur suffisamment élevée pour

que la valeur moyenne IL du courant iL(t), au-dessous de laquelle la conduction devient

discontinue, on suppose que la charge est une tension continue Ec.

a)-Analyse de fonctionnement

pour 0 < t < αT , H est fermé , on a :

; 0; ; 0sH H S D

diE L V i i i

dt

Le courant varie linéairement d’une valeur minimale Im pour t=0 à la valeur maximale IM pour

t=θ , soit :

s M

Eti I

L

d’où à t = αT 1M M

E TI I

L

pour αT < t <T , H est ouvert .

le courant de la diode iD passe d’une valeur nulle à la valeur iS , il faut une capacité pour

absorber cette brusque variation sans provoque des surtensions dangereuses pour l’équipement

; 0; 0;H C D S D SV E V i i i

L’équation de fonctionnement est :

scmoy

diV E L

dt

Page 11: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 11 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

Soit

cmoy sV E dt Ldi

D’où :

2cmoy m MV E T T L I I

D’après les relations (1) et (2) , il vient :

cmoyV E T T E T

Soit : 1

cmoy

EV

b)-Forme d’onde des différentes grandeurs

t

t

t

0 0.05

Time (s)

0

vl+vl1 Is

0 0.05

Time (s)

0

id1+ih Vh

0 0.05

Time (s)

0

id+id1 Vd

IM

IM

IM

ISVL

IHVH

VD ID

E

E

-Ec

Im

Im

Im

E-Ec

αT TαT T

Figure 10 : principales grandeurs d’un Hacheur parallèle pour une charge L-E Conduction

continue

2-2-1-2-Conduction discontinue

La conduction est, discontinue si la valeur minimale ILMIN du courant s’annule à

chaque période à t = βT pour βTT, T ; soit i(βT) = 0.

a)-Analyse de fonctionnement

pour 0 < t < αT , H est fermé , on a :

Déterminons le courant is(t) : on a

0; ; 0; ; ;sH H S D D C

diV i i i V E E L

dt

Page 12: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 12 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

( )SE Ri t

SdiE L

dt

avec (0)S Smi I

et ( )S SMi t I

, soit :

s

Eti

L

d’où à t = αT M

E TI

L

pour αT < t <βT , H est ouvert .

le courant de la diode iD passe d’une valeur nulle à la valeur iS ,

; 0; 0;H C D H D SV E V i i i

Sc

diE E L

dt

avec ( )S SMi t I

et 0Si T

L’équation du courant is est :

( )cS M

E Ei t T I

L

à t =βT is (βT)=0 on a

cM

E EI T

L

pour βT < t < T , H est ouvert .

; 0; 0; 0; ; 0H H D S D C LV E i i i V E E V

On a c

M

E E EI T T

L L

d’ou

CC

C

EE E

E E

( )

2 2

C

cmoy M

E ETi I T

L

Or

C

C

E

E E

soit :

2 1

21

cmoy

C

ETi

EL

E

Page 13: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 13 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

b)-Forme d’onde des différentes grandeurs

0 0.05

Time (s)

0

Is vl+vl1

0 0.05

Time (s)

0

ih Vh

0 0.05

Time (s)

0

id Vd

t

t

t

IM

IM

IM

IHVH

VD ID

E

Ec

-Ec

E-Ec

αT T

E-Ec

E

VL IS

Figure 11 : principales grandeurs d’un Hacheur parallèle pour une charge L-E Conduction

discontinue

2-2-2-Conclusion :

Le hacheur parallèle (survolteur) est équivalent à courant continu élévateur de tension

Par ailleurs ; si on néglige les pertes des l’inductance , on peut écrire que les puissances

d’entrées et de sorties sont égales soit :

. .smoy cmoy cmoyE i V i D’ou 1cmoy smoyi i

2-2-3-comparaison entre les hacheurs dévolteurs et survolteurs :

On peut profiter de la saturation due à l’ouverture du hacheur traversé par le courant d’un

circuit inducteur pour alimenter le récepteur sous réglable supérieur à celle de la source .

Il est intéressant de passer par dualité du hacheur série au hacheur parallèle

hacheur série :

Il est abaisseur de tension de courant puisque la puissance se conserve

Générateur de tension (source de faible impédance )

Le hacheur et en série avec la charge

Le lissage du courant est assuré par une inductance et par une diode de récupération

Page 14: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 14 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

hacheur parallèle :

il est élévateur de tension, donc abaisseur de courant

Générateur de courant (source de grande impédance)

Le hacheur et en parallèle avec la charge

Le lissage du courant est assuré par une capacité et par une diode de blocage

3-LES HACHEURS A LIAISON INDIRECTE (Hacheurs à accumulation)

3-1-INTRODUCTION

n autre type de hacheur survolteur peut êtres obtenu par une modification de la structure ; au lieu

de la configuration :

Source (1) +commutateur (H et D) +source (2)

On intercale entre les deux, un dispositif qui stocke temporairement l’énergie transférée :

Source 1 + commutateur +élément de stockage +commutateur + source 2

Cette structure permettra de réaliser une conversion indirecte d’énergie entre deux générateurs de

même type

3-2-HACHEUR A STOCKAGE INDUCTIF

a)-montage

E

Figure 12 : structure générale d’un hacheur a stockage inductif

Si le hacheur est monté entre un générateur de tension et un récepteur de tension ,l’élément de

stockage être une inductance (fig 11)

comme dans ce qui précède, on étudie le système dans le cadre d’une approximation :

la charge est supposée être à tension constante cmoy cV E

l’inductance de stockage L est dépourvue de résistance (non-dissipation de l’énergie stockée)

b)-Analyse de fonctionnement

Les deux parties de fonctionnement sont :

1ere phase 0 < t < αT H est fermé :

Page 15: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 15 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

0H L ci I et i

2eme phase αT < t < T H est ouvert et conduit :

0c L Hi I et i

Les équations de fonctionnement sont respectivement :

LdiE L

dt

et 0L

c

diE L

dt

On en déduit les deux expressions de iL en fonction du temps :

L m

Eti I

L

et ( )c

L M

E Ei t T I

L

les formes d’ondes de la (fig 12 )s’en déduisent aisément

pour la relation expriment la valeur moyenne de la tension de sortie ,il suffit d’écrire que la valeur

moyenne de la tension aux bornes de L est nulle sur une période ,soit :

. 1 0cE T E T Donc 1

cE

E

c)Forme d’onde des différentes grandeurs

t

t

t

0 0.05

Time (s)

0

vl+vl1 Is

0 0.05

Time (s)

0

id1+ih Vh

0 0.05

Time (s)

0

id+id1 Vd

IM

IM

IM

ILVL

IHVH

VD ID

E

E+Ec

-(E+Ec)

Im

Im

Im

-Ec

αT T

Figure 13 : Forme d’ondes des principales grandeurs d’un Hacheur à stockage inductif

d)-Conclusion :

Page 16: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 16 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

Si le rapport cyclique est inférieur à 0,5 : Abaisseur

Si le rapport cyclique est supérieur à 0,5 : Élévateur

3-3-HACHEUR A STOCKAGE CAPACITIF

a)-montage

IcIs

Figure 14 : structure générale d’un hacheur à stockage capacitif

Si le hacheur est monté entre un deux sources de courant. l’élément de stockage doit être un

condensateur .

b)- Analyse de fonctionnement

Les deux parties de fonctionnement sont :

1ere phase 0 < t < αT H est fermé :

00; ; 0

; ; 0

s c c D

D c H c s H

V I I i

V V I I I V

2eme phase αT < t < T H est ouvert et conduit :

0 0

0

0

; 0;

; 0; 0

s c c c s

s c D H

H c

V V V i I

V V V i

V V

En régime établi , la valeur moyenne (VC moy) aux bornes de C0 est la même pendant sa décharge et

pendant sa charge, d’où :

0 01smoy c moy cmoy c moyV V et V V

D’ou :

1

cmoy smoy

smoy cmoy

V i

V i

c)-Forme d’onde des différentes grandeurs

Page 17: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 17 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

0 0.05

Time (s)

0

vl-40 -Is+20

0 0.05

Time (s)

0

vl-10 -id-id1

0 0.05

Time (s)

0

Vh ih-id1

VC0M

VC0m

Is

-Ic

Is+Ic

VC0m

VC0M

-VC0M

-VC0m

t

t

t

VC0 IC0

VH IH

VD ID

αT T

Figure 15 : Forme d’ondes des principales grandeurs d’un Hacheur à stockage capacitif

d)-Conclusion :

Si le rapport cyclique est inférieur à 0,5 : Abaisseur

Si le rapport cyclique est supérieur à 0,5 : Elévateur

Page 18: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 18 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

4-TRANSFERT D’ÉNERGIE ET RÉVERSIBILITÉ DES HACHEURS

4-1-INTRODUCTION

Dans les cas précédents (hacheurs survolteurs et dévolteurs) la puissance moyenne disponible à la

charge est celle qui à été prise à la source, le rendement étant égale à un

cette puissance varie avec le rapport cyclique α ,les deux cas les transferts d’énergie s’effectuent de

la source vers la charge

Si on veut un transfert d’énergie en sens inverse il sera donc nécessaire d’associer deux structures

du type précédent (fig 16) et en outre ,d’adopter pour chacune d’elle une politique de gestion de

commande

On peut citer quelques stratégies de commande comme la commande séparée des interrupteurs ou

la commande complémentaire

Énergie E>Ec Énergie E<Ec

Figure 16 : structure générale d’un montage de transfert d’énergie

4-2-MONTAGES RÉVERSIBLES

4-2-1- hacheur réversible en tension

Pour passer d’un fonctionnement dévolteur à un fonctionnement survolteur ,il suffit d’inverser la

polarité de la f.c.é.m (EC) ou la fc.é.m (E).

4-2-1-1-montage

VC ID2

ID1

Ich

Figure 17 : structure générale d’un hacheur réversible en tension

Page 19: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 19 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

4-2-1-2-Commandes séparées de T1 et T2 : ( +E, 0 , - E)

a)- analyse de fonctionnement

pour Vs=E on a :

VCVC

Vs

Is

IcIc

ID1

Figure 18 : Schéma équivalent d’un Hacheur réversible en tension pour Vs=E

Les deux parties de fonctionnement sont :

1ere phase 0 < t < αT T1 et T2 sont fermés D1 et D2 sont bloquées:

; ;CH c sV E I I

2eme phase αT < t < T on ouvre T1 et T2 reste fermé donc

T2 et D1 conduit et T1, D2 sont bloqués

10; ;CH c DV I I

b)Forme d’onde des différentes grandeurs pour Vs=E

0 0.05

Time (s)

0

Ic vc-5

0 0.05

Time (s)

0

Is+ih1 vs

IM

t

t

Im

Vc Ic

Vc Ic

IM

Im

αT T

TH2

TH1

TH2

D1

TH2

TH1

TH2

D1

TH2

TH1

Figure 19 : Forme d’ondes des principales grandeurs d’un Hacheur réversible en tension pour

Vs=E Commandes séparées

Page 20: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 20 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

pour Vs= -E on a :

VC

Vs

Is

Ic

Ic

VCID2

Figure 20 : Schéma équivalent d’un Hacheur réversible en tension pour Vs=-E

Les deux parties de fonctionnement sont :

1ere phase 0 < t < αT D1 et D2 sont fermés T1 et T2 sont bloquées:

; ;CH c sV E I I

2eme phase αT < t < T D1 se bloque et T1 est D2 conduits

20; ;CH c DV I I

c)-Forme d’onde des différentes grandeurs Vs=-E

0 0.05

Time (s)

0

-Ic+20 vd

0 0.05

Time (s)

0

Ih-ih1 vs

αT T

-IM

IM

-E

t

t

-Im

Im

VS IS

D2

D1

D2

TH1

D2

D1

D2

TH1

D2

D1

Vc Ic

Figure 21 : Forme d’ondes des principales grandeurs d’un Hacheur réversible en tension pour

Vs=-E Commandes séparées

Page 21: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 21 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

4-2-1-3-Commandes alterné de T1 et T2 : ( +E, , - E)

Figure 22 : Schéma équivalent d’un Hacheur réversible en tension Commandes alternée

a)- analyse de fonctionnement

0CHV moy

Les deux parties de fonctionnement sont :

1ere phase 0 < t < αT Vs=E donc on a T1 et T2 sont fermés D1 et D2 sont bloquées:

; ;CH c sV E I I

2eme phase αT < t < T Vs= -E on ouvre T1 et T2 donc

D1 et D2 conduits

; ;CH c sV E I I

0CHV moy

Les deux parties de fonctionnement sont :

1ere phase 0 < t < αT Vs= -E donc on a D1 et D2 conduits T1 et T2 sont bloquées:

; ;CH c sV E I I

2eme phase αT < t < T Vs= E D1 et D2 sont bloquées

T1 et T2 sont fermés

; ;CH c sV E I I

Page 22: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 22 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

b)-Forme d’onde des différentes grandeurs

0 0.05

Time (s)

0

Ih+id1 -id-ih1 V11

0 0.05

Time (s)

0

Ih+id1 -id-ih1 V11

0 0.05

Time (s)

0

Ic V11

0 0.05

Time (s)

0

Ic V11

P>0 Énergie Énergie P<0

αT T

T1 T1 D1 T1

αT T

D1 T1 D1 T1 D1D1 T1

T2 T2 T2 T2 T2 T2D2 D2 D2 D2 D2

Vc Ic

Vs Is

t

t

E

-E

Vc Ic

Vs Is

Figure 23 : Forme d’ondes des principales grandeurs d’un Hacheur réversible en tension

Commandes alternées

La conduction continue la valeur moyenne de le tension aux bornes de la charge et 2 1cmoyV E

4-2-2-Hacheur réversible en courant

a)-montage

Figure 24 : structure générale d’un hacheur réversible en courant

le contrôle de l’interrupteur T1 (T2 étant ouvert ) correspond au fonctionnement en dévolteur

la diode D1 joie le rôle de roue libre.

Page 23: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 23 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

le contrôle de l’interrupteur T2 (T1 étant ouvert ) associé à la diode D2 correspond au

fonctionnement en survolteur

b)-Forme d’onde des différentes grandeurs

1- Commandes séparées de T1 et T2

0 0.05

Time (s)

0

Ic V11

0 0.05

Time (s)

0

Ic V11+60

Vc Ic

0 0.05

Time (s)

0

Ih-id1

0 0.05

Time (s)

0

Ih+id1

IsIs

αT T

T2 T2 T2D2 D2 D2T1

αT T

D1T1 D1 T1

t

tt

t

Vc Ic

Figure 25 : Forme d’ondes des principales grandeurs d’un Hacheur réversible en courant ion

Commandes séparées

2- Commandes complémentaires de T1 et T2

0 0.05

Time (s)

0

V11 Ic-10

0 0.05

Time (s)

0

Ih-id1

Vc Ic

Is

αT T

T2 T2D2 D2 D2T1 D1 T1 D1

t

t

Figure 26 : Forme d’ondes des principales grandeurs d’un Hacheur réversible en courant ion

Commandes complémentaires

Page 24: LES CONVERTISSEURS CONTINU/CONTINU LES … · Le hacheur série (dévolteur) est équivalent à un transformateur non réversible à courant continu abaisseur de tension de rapport

Ourabi.Lassaad

Électronique de puissance - 24 - I.S.E.T de Bizerte Support de

cours

4-2-3- Hacheur réversible en courant et en tension (Hacheurs en H)

a)-montage

Figure 27: structure générale d’un hacheur en H

b)- Analyse de fonctionnement

La structure la plus compète et la plus riche d’emploi est à 4 interrupteurs (figure 25)

Le transfert d’énergie s’effectue dans les deux sens avec réversibilité en tension et en

courant. On peut commander les interrupteurs de façon en adoptant une loi de commande

différente suivant que la valeur moyenne est positive ou négative

c)-Forme d’onde des différentes grandeurs

0

V11

0

Time (s)

0

Ic

0

V11

0

Time (s)

0

Ic

0

V11

0

Time (s)

0

Ic

0

V11

0

Time (s)

0

Ic

P>0(a)

T1

T4

D2

D3

D2

D3

T1

T4

T1

T4

T1

T4

T1

T4

T1

T4

D2

D3D2

D3

D1

D4

T2

T3

T2

T3

D1

D4D1

D4

D1

D4

D1

D4D1

D4

T2

T3T2

T3

VcVc

Vc Vc

Ic

Ic

(b)

(c) (d)P>0

P<0

P<0

Ic

Ic

Figure 28 : Forme d’ondes des principales grandeurs d’un Hacheur en H