convertisseur statique: Le hacheur
La définition d’un hacheur est un convertisseur statique qui fait le transfert de l’énergie électrique (ou bien source de tension) de type continue vers une autre source continue (une source de tension). Alors on peut qu’il Ils est équivalent à un transformateur en mode alternatif.Le convertisseur statique Buck :
Le convertisseur Buck, ou hacheur série est un abaisseur permet d’avoir une tension à la sortie plus faible que la tension à l’entrée. Il s’agit d’un convertisseur dans lequel l’inductance se trouve du côté sorti. Le convertisseur est un convertisseur non réversible tension-courant. Il conduit au schéma de la figure précédente, comportent un interrupteur K commandé à l’amorçage et au blocage et une diode D. Fonctionnement : Quand l’interrupteur K est fermé pendant la première séquence. La source d’entrée alimente la charge R par l’énergie grâce à l’inductance L. Lors du blocage de l’interrupteur, la diode D conduite assurant la continuité du courant dans l’inductance. L’énergie emmagasinée dans cette inductance est alors déchargée dans le condensateur et la charge. Les formes d’ondes en conduction continue sont représentées à la figure suivante. On sait bien que dans le régime permanent, lorsqu’on calcule la valeur moyenne de la tension aux bornes de l’inductance est on trouve qu’il est égal 0. Alors on aura la présentation de la tension de sortie par la relation suivante :Le convertisseur statique Boost :
Le convertisseur Boost, ou hacheur parallèle est un survolteur permet d’avoir une tension à la sortie plus élevée que la tension de l’entrée. L’interrupteur K est en parallèle avec un générateur d’entrée. Le générateur d’entrée est de type inductif (source de courant). On a le récepteur est comme une source de tension, il est de nature capacitive. C’est un convertisseur courant-tension non réversible. La structure de ce convertisseur est donnée dans la figure précédente. Fonctionnement : L’interrupteur K est fermé dans un premier temps. On voit bien que la source d’entrée donne de la tension à l’inductance L. Lors du blocage de l’interrupteur K, la diode D assure la continuité du courant dans l’inductance. L’énergie emmagasinée dans cette inductance est alors déchargée dans le condensateur et la charge. Nous représentons en conduction continue sur la figure suivant les formes d’ondes. On sait bien que dans le régime permanent, lorsqu’on calcule la valeur moyenne de la tension aux bornes de l’inductance est on trouve qu’il est égal 0. Nous donnons la relation de la tension de sortie par la relation suivante :Le convertisseur statique Buck-Boost :
Le convertisseur Buck-Boost, ou abaisseur-élévateur est un convertisseur assure un transfert d’énergie entre une source et une charge de même nature, on fait appel à des hacheurs à liaison indirecte ou à accumulation. C’est un convertisseur dans lequel l’inductance se trouve dans une position médiate entre la source et la charge. Le convertisseur à déterminer est un convertisseur non réversible tension-tension. La structure de ce convertisseur est donnée dans la figure . Fonctionnement : On ferme l’interrupteur K dans un premier temps. La diode D se bloque puisqu’il voit une tension négative, le courant circule dans l’inductance L. Lors du blocage de l’interrupteur K, la diode D assure la continuité du courant dans l’inductance. L’énergie s’emmagasine dans cette inductance est alors se décharge vers le récepteur de tension. Alors nous présentons en conduction continue les formes d’ondes en sur la figure suivante. On sait bien que dans le régime permanent, lorsqu’on calcule la valeur moyenne de la tension aux bornes de l’inductance est on trouve qu’il est égal 0. Nous donnons la relation de la tension de sortie :convertisseur statique : le redresseur
Le rôle d’un redresseur est de convertir une source de tension de type alternative en continue. La tension de sortie que la charge va consommer se contrôle par les composants de puissance utilisés (Thyristors). Nous utilisons dans les convertisseurs statiques AC-DC les composants suivantes :- Les diodes
- Les thyristors
Une diode : principe de fonctionement
Une diode se compose de deux parties de matériaux semi-conducteur, il contient le Silicium ou bien en germanium. Il est un élément non commandé. Le rôle du dopage est l’obtention des trous chargés négativement ou chargé de positivement. On peut présenter une diode par la figure suivante : Alors une diode se bloque lorsque la tension VAK est négative et elle est passante lorsque VAK est positive.Le thyristor : prinicpe de fonctionnement
Le thyristor est un composant électronique qui est commandé en courant. Il est reparti de 4 parties PNPN, ils forment 3 jonctions Ja, Jc et Jk. Nous représentons les symboles d’un thyristor par la figure suivante : Les conditions pour activer un thyristor sont : -La tension Vak est positive -Il faut appuyer sur la gâchette G.Redressement simple alternance avec une diode
L’entrée de type alternative monophasée est l’entrée du circuit. Les diodes produisent des tensions continues et constantes, alors pour varier la valeur moyenne d’une tension il faut utiliser des thyristors ou autre composant commandé. Explication du fonctionnement- Dans le cas de 0 < q < p : la diode D est conductrice.
- Dans le cas de p < q < 2p : la diode D est bloquée parce que à q = p le courant tends vers 0.
Redressement simple alternance avec un thyristor
Explication du fonctionnement Nous allons faire l’amorçage du thyristor à wt1 = ψ : alors l’activation du thyristor jusqu’à π en même temps le courant va s’annuler (charge est de type résistive). Après la commande suivante de l’amorçage s’effectue à 2 π + ψ.- Dans le cas de ψ < q < p : le thyristor Th est conduit.
- Dans le cas de p < q < 2p + ψ : le thyristor Th est bloqué car à q = p le courant va s’annuler alors : le courant IC (q) = 0 et la tension Vc (q) = 0.
Les ponts de redressement en monophasé
Nous pouvons représenter ces ponts par un schéma global montré sur la figure suivante où nous allons remplacer les interrupteurs de type statiques par des interrupteurs de type mécaniques. Il existe 3 cas pratiques :- Quatre interrupteurs sont des diodes.
- Quatre interrupteurs sont des thyristors.
- Pont mixte symétrique (deux thyristors / deux diodes).
Pont à diodes alimente une charge résistive :
Explication du fonctionnement- Dans le cas de 0 < q < p : les deux diodes D2 et D1 sont conductrice parce que la tension aux bornes AB est positive, alors :
- Dans le de p < q < 2p : La polarité de la borne A devienne inférieur à 0 et la polarité de la borne B devienne supérieur à 0, alors D4, D3 sont passant. D2 et D1 se bloquent, d’où :
Pont tous thyristors
Ce composant alimente des machines à courant continu (CC). Il permet la récupération de l’énergie électrique lorsque la machine fonctionne en mode générateur. En d’autres termes, l’énergie se transfére de la machine au réseau. Explication du fonctionnement Dans les équipements électroniques de puissance (commande de moteur, etc.), le courant est grand et la tension d’alimentation est relativement faible. De plus, il est plus intéressant de faire en sorte que le filtrage se fasse à travers une inductance en série avec la charge, plutôt qu’à travers un condensateur en parallèle avec la charge. Par conséquent, nous insérons généralement une inductance grand que nous supposons infinie en série avec la charge. Ce type d’inductance est s’appele aussi une inductance de lissage. Lorsque l’inductance de la charge elle-même est très grand(commande de moteurs série DC, etc.).Ce type d’inductance n’est pas forcément nécessaire. Alors on va conclure : à l’aide de lissage de l’inductance, le courant rigoureusement constant dans la charge. Alors par la suite nous avons toujours IC(θ) = IC = cst.- Dans le cas de ψ < q < π + ψ : T2 et T1 sont des conducteurs, Alors :
- Dans le cas de π + ψ < q < 2π + ψ : T4 et T3 sont des conducteurs,
Convertisseur statique : le gradateur
Nous pouvons définir un gradateur comme un convertisseur qui assurent le réglage et la commande du courant délivré par une source qui va attaquer un récepteur. Ils assurent la liaison de valeur constante entre la charge et la source, ensuite intermittente cette liaison et, par-là, le réglage de l’intensité du courant que la source débite dans le récepteur ; c’est ce qu’on l’appelle le fonctionnement en gradateur. Le principe de base est de construire de 2 thyristors s’associe de type croisées (ou bien en parallèle tête-bêche ou inverse) et positionné le récepteur et la source.Principe de marche en interrupteur
Les 2 thyristors Th1’ et Th1 vont couper et établir ou bien la liaison de type source-récepteur sont montrées dans la figure suivante : Si un signal de libération est envoyé au déclencheur Th1 à partir de l’alternance positive de la tension d’alimentation v(t), et qu’un signal positif est envoyé au déclencheur Th1 à partir de l’alternance négative, le courant alternatif i(t) passe parfois par Th1 et parfois par Th1′. Lorsque l’interrupteur se ferme, si on ignore la chute de tension continue du redresseur , la tension aux bornes de la charge est u(t)=v(t). En effet, pour que le courant passe efficacement, et que son onde par rapport à la tension v (t) qui a une onde de déphasage d’un angle φR égal à la variable indépendante du récepteur, il faut qu’il y ait un déclencheur de déclenchement qui s’applique toujours à Th1, qu’est, lorsque i (t) G1′ est toujours se produit lorsqu’il devient un nombre négatif ; supposons : – Soit utiliser un signal de déclenchement très large (90°, si le récepteur est inductif et très variable dans le cas d’un moteur). -Ou continuer à envoyer lorsque l’impulsion haute fréquence se déclenche. Ou fournissez le déclencheur à partir de la tension d’anode. Si le signal de déclenchement de la gâchette s’élimine , une fois i(t) tends vers 0, le thyristor de fermeture se bloque et l’autre ne démarre pas être. L’interrupteur est s’ouvre: I(t)=0 ; Vth1 = -Vth1 ‘= V. Ensuite nous allons dessiner les formes d’ondes des différentes grandeurs.Les avantages et les inconvénients d’un commutateur statique
Les avantages des commutateurs statiques sont :- Aucun risque de rebond.
- S’il est contrôlé par un signal HF ou une tension d’anode, le courant peut être établi presque immédiatement.
- La temporisation à l’allumage est au maximum égale à un demi-cycle.
- Le courant ne interrompE pas lorsque le circuit s’ouvert, il n’y aura donc pas de surtension.
- Possibilité de cadence de fonctionnement très rapide.
- Il est plus fragile que les interrupteurs électromécaniques en cas de surcharge.
- Il n’y a pas de coupure évidente.
- Cela produira une chute de tension plus élevée.
Une réflexion au sujet de « Convertisseur statique : principe de fonctionnement »