Les OnduleursLes Onduleurs AutonomesAutonomes

1

GénéralitésRE In

noce

nt

Généralités

Défi iti UPS O li

CO

MPA

OR

Définition

Onduleur = Convertisseur DC/AC

UPS On-line

8-20

09

Onduleur de TensionOnduleur de Courant

2008

Utilisations 2 types deSystème

tono

mes

Les ASI (UPS)Variation de vitesse des moteurs AC UPS Off-line

dule

urs

Aut

Technologie des UPSOn-line

Ond

2Off-lineIn-line (line interactive)

GénéralitésRE In

noce

nt

GénéralitésUPS line In

CO

MPA

OR

UPS line - In

8-20

0920

08

V i ti d l it d t ACtono

mes

• Variation de la vitesse des moteurs AC

dule

urs

Aut

Ond

3

RE In

noce

nt

Principales Structures d’OnduleurC

OM

PAO

R Principales Structures d OnduleurOnduleur monophasé en pont Onduleur monophasé en ½ pont

8-20

09

p p Onduleur monophasé en ½ pont

2008

tono

mes

Onduleur monophasé en ½ Onduleur monophasé avec

dule

urs

Aut

ppont

ptransformateur à point milieu

Ond

4

Principales Structures d’OnduleurRE In

noce

nt

Principales Structures d OnduleurOnduleur triphaséC

OM

PAO

R8-

2009

2008

Semi-conducteurs utilisables

tono

mes

En fonction :Des puissancesDe la fréquencedu

leur

s A

ut

De la fréquenceDe la chargeDu type de commande (pleine onde, MLI)

Ond

5En faible et moyenne puissance: BJT, MOSFET, et IGBTForte puissance: GTO, Thyristors avec circuit d’extinction

Étude de l’onduleur monophasé en ½ pontRE In

noce

nt

Étude de l onduleur monophasé en ½ pontCircuit de puissance Commande pleine onde

CO

MPA

OR

p Commande pleine onde

8-20

0920

08to

nom

esdu

leur

s A

utO

nd

6

Étude de l’onduleur monophasé en ½ pontRE In

noce

nt

Étude de l onduleur monophasé en ½ pontDeveloppement en serie de FourrierC

OM

PAO

R

ppSoit x(t) périodique de période T=1/f X(t) peut être décomposée en somme comprenant :8-

2009

( ) p p pUn terme constant (la valeur moyenne)Un terme sinusoïdal de fréquence f (le fondamental)Une suite limitée ou non de termes sinusoïdaux de

2008

Une suite limitée ou non de termes sinusoïdaux de fréquence multiple entier de f (les harmoniques).

)ωt(X)ωt(X)t(XXx(t) +++++++= 3sin2sinsin ϕϕϕωtono

mes

) ωt(X) ωt(X) t(X Xx(t) mmm +++++++= 3322110 3sin2sinsin ϕϕϕω…+++… ) (pωp X ppm ϕsin

dule

urs

Aut

p: le rang de l’harmonique ;Xpm: l’amplitude ;ϕp: Le déphasage à l’échelle de sa pulsation propre

Ond

7

ϕp p g p p ppω.

Étude de l’onduleur monophasé en ½ pontRE In

noce

nt

Étude de l onduleur monophasé en ½ pont

é é

CO

MPA

OR

Développement en série de Fourrier

Pour faciliter les calculs8-20

09

Pour faciliter les calculs

t)cos(2B t)sin(2A t)cos(B t)sin(AX x(t) 2211O …+++++= ωωωωt)cos(pBt)sin(pA +++ ωω

2008

... t)cos(pBt)sin(pA pp +++… ωω

22pppm BAX += p

p AB

tg =ψtono

mes

pp A

∫=T

O dttxT

X )(1

dule

urs

Aut

∫=T

p dttptxT

A )sin()(2 ω

∫ dttptxB )cos()(2 ω

Ond

8∫=T

p dttptxT

B )cos()( ω

Étude de l’onduleur monophasé en ½ pontRE In

noce

nt

Étude de l onduleur monophasé en ½ pont

Spectre de la tension T d di t i

CO

MPA

OR

Spectre de la tension de sortie

Taux de distorsion harmonique

...5sin3sinsin)( 531 +++= tAtAtAtu ωωω8-20

09

...5sin3sinsin)( 531 +++ tAtAtAtu ωωω

1

21

2

VVV −

=τ

2008

V: valeur efficace de la

tension onduléetono

mes

tension ondulée

V1: valeur efficace du

dule

urs

Aut

Remarques:Tension riche en

fondamental.Ond

9harmoniques de rang faibleFiltrage difficile

RE In

noce

ntOnduleur monophasé en pont complet

CO

MPA

OR

sur charge inductive(K1 K3) OFF et (K2 K4) ON

8-20

09

Circuit de puissance (K1, K3) OFF et (K2, K4) ON• u= - E• vK1= vK3=+E, iK1= iK3=0• vK2= vK4=0, iK2= iK4=-i

2008 vK2 vK4 0, iK2 iK4 i

tono

mes

dule

urs

Aut Commande pleine onde

(K1, K3) et (K2, K4) fonctionnent d iè lé t i

Ond de manière complémentaire

K1 K3 ON, K2 K4 OFF• u=E

20 Tt ≤≤K1K3 K2K4 K1K3

10• vK1= vK3=0, iK1= iK3=i• vK2= vK4=E, iK2= iK4=0

RE In

noce

ntOnduleur monophasé en pont complet

CO

MPA

OR

sur charge inductiveCommande décalée Remarque

8-20

09

ql’harmonique 3 est supprimée

O d l d MLI2008 Onduleur en commande MLI

MLI: Modulation de largeur d’I l i

tono

mes

S t d 60°

d’Impulsion

PWM (en anglais)MLI Sinus-Triangle

dule

urs

Aut Spectre pour d=60° MLI Sinus-Triangle

MLI CalculéeMLI vectorielle (en triphasé)

Ond Intérêt de la MLI:

Repousser les harmoniques vers

11les HF

Facilite le filtrage

RE In

noce

nt

Onduleur en commande MLIC

OM

PAO

R Onduleur en commande MLI

MLI Sinus-triangle Commande bipolaire

8-20

09

g

2 signaux:

La référence Vref ( f variable)U2

Commande bipolaire

2008 La référence Vref ( , f variable)

Signal triangulaire de fréquenceLa porteuse

RU2

ff ff'

tono

mes

La porteuse

Comparaison + commande

ff ff

Commande unipolaire

dule

urs

Aut Comparaison + commande

Ond

12

Onduleur en commande MLIRE In

noce

nt

Onduleur en commande MLI

Le rapport de modulation

CO

MPA

OR

ppCommande pleine onde

''

TT

ff==μ

8-20

09

Le rapport de réglage

f

2

2008

M

R

UU 2

=ρ

tono

mes

Onduleur Triphasé

dule

urs

Aut

Ond

13

Onduleur en commande MLIRE In

noce

nt

Onduleur en commande MLI

Commande MLI (triphasé)

CO

MPA

OR

( p )

8-20

0920

08to

nom

esdu

leur

s A

utO

nd

14

Application des OnduleursRE In

noce

nt

Application des OnduleursConfiguration classique d’une installation avec onduleurC

OM

PAO

R8-

2009

2008

tono

mes

dule

urs

Aut

Ond

15

Application des OnduleursRE In

noce

nt

Application des Onduleurs

Schéma fonctionnel d’un onduleur industriel (variateur de vitesse)

CO

MPA

OR

( )

8-20

0920

08to

nom

esdu

leur

s A

utO

nd

16

Application des OnduleursRE In

noce

nt

Application des Onduleurs

Conversion de l’énergie solaire

CO

MPA

OR

g

8-20

0920

08to

nom

esdu

leur

s A

utO

nd

17