UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAHFACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES FES

Dpartement Gnie lectrique

lectronique de puissance

MASTER : ESSAMASTER : ESSA

Pr : M. LAHBABI

Electronique Signaux et Systmes Automatiss

Chapitre 1 : Introduction llectronique de puissance

Chapitre 2 : Composants de llectronique de puissance

Programme

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Chapitre 3 :Les systmes de commande

Chapitre 4 :Les convertisseurs statiques : redresseurs, hacheurs, gradateurs, onduleurs

Chapitre 4 : Les convertisseurs statiques

III- Gradateurs et Cycloconvertisseurs

1- Introduction2- Gradateurs

principe - structure

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principe - structureCommande par angle de phase. Commande par train dondeEtude du gradateur monophas sur charge R-L

3- Cycloconvertisseurs

1- Introduction :

Ils produisent des tensions et des courants alternatifs partir dunealimentation alternative.

Gradateurs lorsque seule la valeur efficace de la tension alternative est modifie (pas de changement de frquence), sinon ce sont des cycloconvertisseurs (changement de frquence).

Ce sont des convertisseurs directs du type alternatif - alternatif.

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Source alternative

Veff , f

Charge alimenter

Veff , f

Gradateur f = f

Cycloconvertisseurf f

2- Gradateurs :

Un gradateur est un convertisseur alternatif-alternatif dont la valeur efficacede la tension de sortie est rglable.

Permet le contrle de la puissance absorbe par un rcepteur en rgime alternatif.

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Il dcoupe la tension sinusodale dentre, et la charge ne reoit quune partie des deux alternances.

a- Principe :

Un interrupteur command, il tablit ou interrompt la liaison entre la source et la charge.

b- structure dun gradateur :

Un gradateur utilise des triacs ou des thyristors monts en tte-bche (partie puissance).

L

R

i(t)

ve vs

T1

T2

Monophas sur charge R-L Triphas

i(t)

ve vsTriac

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Peut tre monophas ou triphas.

la charge peut tre rsistive pure, inductive pure, L-R, ou L-R-E; (E est une f..m)

La partie commande constitue de circuits lectroniques permettant dlaborer les signaux de commande des thyristors.

Suivant la nature du signal de commande (analogique ou numrique TOR) ; la tension aux bornes de la charge volue diffremment :

Il existe donc deux types de gradateurs : Gradateur angle de phase. Gradateur train donde.

c- Gradateur angle de phase :

Dans ce type de gradateurs, le signal envoy sur lentre de commande est analogique.

cas du gradateur thyristors; charge rsistive :

Le thyristor T1 est amorc durant lalternance positive avec un angle de retard parrapport au passage par zro de la tension de la source.

Le thyristor T2 est amorc avec le mme angle de retard durant lalternance ngative.

uS uC

T1

T2

C

h

a

r

g

e

7uc priodique,

mme frquence que la source.

Tension efficace aux bornes de la charge :

Domaine dutilisation :

Chauffage; Eclairage, Variation de vitesse des moteurs alternatifs de faible puissance (perceuse, aspirateurs)

d- Gradateur train donde :

USeff : tension efficace de la source.

Dans ce type de gradateurs, le signal envoy sur lentre de commande est de type numrique (TOR) .

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T : Priode de la tension source. TON : dure du train donde (salve) TC: priode du signal de commande

Les thyristors T1 et T2 sont amorcs de manire continue pendant le temps TON (temps de conduction) et ils sont ensuite bloqus jusqu la fin de la priode du signal de commande.

Tension efficace aux bornes de la charge rsistive :

USeff : tension efficace de la source. : rapport cyclique.

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Le gradateur trains dondes est un interrupteur lectronique qui souvre et seferme la priode TON = nT. La conduction est commande pour un nombre entierde priodes par cycle.

e- Etude du gradateur monophas avec charge R-L :

Les thyristors sont amorcs avecun retard t = / sur les dbuts desalternances de la tensionsinusodale.

L

R

i(t)

ve vs

T1

T2

ve = Veff 2 sin(t)

Lorsque T1 est passant , on a :

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Solution de la forme :

et A est une constante dintgration, dtermine par les conditions initiales;

avec i = 0 lorsque t = //// ;;;; i(t = ////) = 0.

O Z est le module de limpdance complexe ; avec = R + jL = Z.e (j) est le dphasage de la charge (dphasage entre i(t) et vs(t)).

On remplace A dans lexpression de i(t) :

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Finalement :

Linstant t1 o T1 se bloque :

T1 se bloque lorsque i(t) = 0; soit : i(t1) = 0

Si >>>> ; sin ( - ) > 0 et donc : sin ( t1 - ) > 0 ; soit t1 -

On pose = t1 ; alors

Si < ; sin ( - ) < 0 et le retard lextinction est tel que :sin ( - ) < 0; soit - >>>> pipipipi >>>> pipipipi ++++ >>>> pipipipi ++++

Le thyristor T1 se bloque aprs que T2 a reu le signal damorage.

Cas non intressant, puisque la tension de sortie nest pas alternative (car T2reste bloqu et T1 samorcera limpulsion suivante) Tension redresse.

Conclusion :

Si le signal de commande est une simple impulsion courte, le thyristor T2 nesamorce pas et T1 sera renclench lalternance positive suivante.

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Conclusion :

Le fonctionnement du gradateur dpend du type dimpulsions sur la gchette : Impulsions de courtes dures :

Impulsions de longues dures :

Le thyristor T2 ne peut pas samorer , le gradateur fonctionne enredresseur mono alternance.

Le thyristor T2 samore lorsque le courant devient ngatif. Au bout dun certaintemps le rgime transitoire disparait et le courant devient sinusodal. Legradateur se comporte comme un interrupteur ferm.

3- Les cycloconvertisseurs :

Un cycloconvertisseur est un convertisseur de frquence; il permet dobtenir, partir dun rseau de frquence donne, une ou plusieurs tensions defrquence plus petite, gnralement infrieure celle du rseau.

un cycloconvertisseur peut tre construit partir de deux ponts triphass montsen tte-bche. Chaque pont fournira une alternance du courant de charge.

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Le principe du cycloconvertisseur est de prendre des fractions des tensions sinusodales du rseau afin de reproduire une onde de frquence infrieure.

Allure de la tension produite au borne de la charge par un cycloconvertisseur :

On produit une tension de sortie alternative de frquence diffrente de celledes tensions dalimentation en modulant langle de retard lamorage

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des tensions dalimentation en modulant langle de retard lamorage(retard lenclenchement) des thyristors au rythme de la basse frquence.L'angle de retard l'amorage de chaque thyristor est dtermin partir d'un signal de rfrence gnralement sinusodale. Il contient les paramtres (la frquence ) de la tension que l'on souhaite obtenir.

La tension de sortie, montre la prsence d'ondulation rsiduelle qui est du mme ordre de grandeur que celle obtenue pour les montages tout thyristors.

Variateurs de vitesse pour machines alternatives

Les applications:

Vu la complexit des cycloconvertissueurs, leur utilisation se situe essentiellement dans le domaine des fortes puissances pour :

Transposition de la frquence d'une source

Connexion de deux rseaux de frquence diffrente.

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