TP PSI hacheur p1/5

Titre ETUDE D’UN HACHEUR

Type d'activité Séance de TP de 2h

Objectifs de

l’activité

- Etudier la mise en forme du signal de commande du transistor en

réinvestissant les circuits à ALI

- Vérifier le fonctionnement d’un hacheur série sur charge passive

et active (alimentation d’un MCC)

Références par

rapport au

programme

Cette activité illustre le thème Conversion de puissance

Expliquer le fonctionnement d’une cellule élémentaire à deux

interrupteurs assurant le transfert d’énergie entre une source de

courant et une source de tension

Compétences

attendues

- S’approprier le problème par la synthèse des documents

proposés

- Etablir une stratégie de résolution (analyser)

- La mettre en œuvre (réaliser)

- Commenter les résultats obtenus (valider)

- Communiquer, à l’écrit (rédaction du compte rendu) comme à

l’oral (présentation au professeur)

- Autonomie et initiative dans le travail en groupe (y compris

une sollicitation pertinente d’une aide)

Conditions de

mise en œuvre

Prérequis :

- Principe de fonctionnement du hacheur série alimentant un MCC

- Montages de base à ALI

Durée : 2h

Liste du matériel :

Paillasse du professeur :

- Notice oscilloscope consultable

4 postes élèves :

- ordinateurs portables avec Cabalab, Regressi installés

- carte d’acquisition

- oscilloscope

- plaquette hacheur Didalab

- alimentation +15 V – 15V

- Inductance de lissage + rhéostat 100 Ω

- 1 alimentation continue ELC

- 3 multimètres

TP PSI hacheur p2/5

CONVERSION ELECTRONIQUE DE PUISSANCE : HACHEUR

I. DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL : PRESENTATION DE LA MAQUETTE

1) Obtention du signal de commande du transistor :

Générateur de rampe : justifier par l’étude du circuit que l’on obtient entre b et la masse un

signal carré de fréquence réglable par Rh, entre a et la masse un signal triangulaire de fréquence

réglable par Rh.

En étudiant les connections entre ce générateur de rampe, le comparateur et la partie commande,

montrer que l’on obtient entre e et la masse un signal carré de rapport cyclique réglable par la

partie commande, de fréquence réglable de façon indépendante par Rh.

Partie isolation : elle permet par l’utilisation d’un photocoupleur une isolation galvanique entre

la partie commande et la partie de puissance du circuit. Un optocoupleur (ou photocoupleur) est composé de deux éléments :

- Une diode électroluminescente qui émet un rayonnement lumineux lorsqu'elle est parcourue par un courant.

- Un phototransistor qui devient passant sous l'effet du rayonnement de la diode.

On obtient ainsi entre h et s un signal image de celui entre e et la masse, mais sans lien électrique (le couplage est effectué optiquement). Ce circuit permet de faire un lien entre un circuit électronique (puissance faible) et un circuit de puissance sans que des courants communs aux deux circuits circulent (on évite ainsi les problèmes de dimensionnement dus aux ordres de grandeur différents des puissances mises en jeu dans les deux parties du circuit).

2) Vérification expérimentale :

s

+15 V

0 V

TP PSI hacheur p3/5

Vérifier expérimentalement le bon fonctionnement du système de commande en reliant A à 15 V et S à

0V de l’alimentation (l’optocoupleur nécessite d’être alimenté). Dessinez l’allure des chronogrammes

obtenus entre h et la masse et montrer que c’est ce qu’on attend pour commander le transistor d’un

hacheur série.

II. ALIMENTATION D’UNE CHARGE :

1) Hacheur série alimentant une charge passive :

On relie la borne A à une tension continue de 30 V, à masse flottante : S n’est pas reliée à la terre. On

peut donc observer les différentes tensions caractéristiques du montage en reliant la borne de masse de

l’oscilloscope à un point quelconque du circuit.

Entre A et B on relie en série l’inductance L (variable de 2 à 8 mH) et le rhéostat.

Les résistances rd, rc, rt sont très faibles (0,1Ω). Elles permettent de prélever une image du courant qui

les traverse, mais on négligera la chute de tension à leurs bornes.

Montrer que le montage équivaut au hacheur série vu en cours alimentant une charge R, L.

Etudier l’influence du rapport cyclique, de R, de L, de la fréquence de hachage en relevant les

oscillogrammes uc(t) (tension aux bornes de la charge), ic(t) (courant dans la charge) et iD(t) (courant

dans la diode). Interpréter les chronogrammes.

2) Hacheur série alimentant un moteur a courant continu:

Le moteur est utilisé à vide. L’inducteur est alimenté par une alimentation stabilisée de telle sorte qu’il

soit traversé par un courant de 0,6 A.

Entre A et B, on relie l’induit du moteur.

La fréquence de hachage ayant sa valeur minimale (f = 200 Hz), le rapport cyclique étant de l’ordre de

0,5, alimenter progressivement l’induit jusqu’à la valeur maximale de 30 V. Montrer que l’on peut ainsi

régler la vitesse de rotation du moteur alimenté par une source de tension fixée.

Relever les oscillogrammes uc(t), ic(t) et conclure.