Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Cours d'Electronique de Puissance – IUT GEII de Tours – 2002/2003 1 Electroniqu

Cours d'Electronique de Puissance – IUT GEII de Tours – 2002/2003 1 Electronique de Puissance - I.U.T. 2ième année Option E.E.P. 8 Annexe : gradateur à TRIAC ..............................................3 8.1 Présentation du convertisseur........................................................................................3 8.2 Fonctionnement sur charge resistive.............................................................................3 8.2.1 Principe...................................................................................................................3 8.2.2 Etude de la tension de la charge .............................................................................4 8.2.3 Etude des harmoniques du courant de ligne...........................................................4 8.2.4 Comparaison avec la norme EN 61000-3-2 ...........................................................5 8.3 Fonctionnement sur charge inductive R-L....................................................................6 8.3.1 Principe...................................................................................................................6 8.3.2 Etude du courant dans la charge.............................................................................7 8.3.3 Etude de l'instant d'annulation du courant..............................................................7 8.3.4 Etude la tension de la charge ..................................................................................8 8.3.5 Etude du courant de la charge.................................................................................9 8.3.6 Etude des harmoniques du courant de ligne...........................................................9 8.4 Fonctionnement sur charge inductive pure ...................................................................9 8.5 Bibliographie...............................................................................................................10 Thierry LEQUEU – Novembre 2002 – [99DIV027] – Fichier : TRIAC1.DOC 2 Liste des figures : Figure 8.1. Conversion d'énergie (dessins\famille2.drw)...........................................................3 Figure 8.2. Gradateur à triac sur charge R (dessins\gradator.drw).............................................3 Figure 8.3. Forme d'ondes sur charge R (dessins\grad_r.drw). ..................................................3 Figure 8.4. Variation de la tension efficace en fonction de (triac\grad1.m). ..........................4 Figure 8.5. Variation de la puissance dans la charge en fonction de (triac\grad1.m).............4 Figure 8.6. Variation des trois premiers harmoniques et du courant efficace en fonction de (triac\harmo2.m)..................................................................................................................5 Figure 8.7. Comparaison des harmoniques du gradateur et de la norme Classe A pour = 60° et Imax = 3 A (triac\harmo4.m)...........................................................................................5 Figure 8.8. Gradateur sur charge R-L (dessin\triac_rl.drw). ......................................................6 Figure 8.9. Forme d'onde sur charge R-L (dessin\grad_rl.drw). ................................................6 Figure 8.10. Courant dans la charge R-L en fonction du temps en ms,. Q = 0.4 (triac\grad2a.m). ..................................................................................................................7 Figure 8.11. Courant dans la charge R-L en fonction de Q = [0.5 ; 1 ; 2 5] (triac\grad2b.m)....7 Figure 8.12. Angle d'annulation 1 en fonction de Q pour = [50° ; 90° ; 120° 150°] (triac\grad3.m).....................................................................................................................8 Figure 8.13. Angle d'annulation 1 en fonction de pour Q = [0.5 ; 1 ; 2 5] (triac\grad4.m)...8 Figure 8.14. Tension aux bornes de la charge. ...........................................................................8 Figure 8.15. Tension efficace en fonction de en ° pour Q = [0.5 ; 1 ; 2 5] (triac\grad5.m)....8 Cours d'Electronique de Puissance – IUT GEII de Tours – 2002/2003 3 8 Annexe : gradateur à TRIAC 8.1 Présentation du convertisseur Tension continue U Tension alternative (V , f ) Redresseur Onduleur Cyclo- convertisseur Gradateur Hacheur abaisseur Tension continue U > U Hacheur élévateur Tension alternative (V , f ) Tension alternative V < V Onduleur autonome Figure 8.1. Conversion d'énergie (dessins\famille2.drw). A partir d'une source alternative (V1, f1), il est possible de fabriquer : 1) une source alternative AC (V3<V1, f1) avec un gradateur ; 2) une source alternative AC (V2, f2) avec le cyclo-convertisseur ; 3) une source continue DC avec un redresseur. 8.2 Fonctionnement sur charge resistive 8.2.1 Principe La variation de lumière d'un éclairage halogène (charge résistive) ou la régulation en température d'un élément chauffant se fait grâce à un gradateur à triac par découpage de la tension du secteur. L'interrupteur est commandé à la fermeture (Triac ou thyristors montés en tête-bêche) et l'ouverture est spontané au passage par zéro du courant. R Triac out i (t) Tr v (t) in v (t) A A out v (t) G Figure 8.2. Gradateur à triac sur charge R (dessins\gradator.drw). La tension de ligne vaut t sin 2 V t v eff in avec f 2 , f = 50 Hz la fréquence du réseau. Le fonctionnement du montage est identique au redresseur monophasé sur charge R. Avec une charge résistive, le courant de ligne iin(t) et identique au courant dans la charge iout(t). t vTr T t T T t T T T iout t t Figure 8.3. Forme d'ondes sur charge R (dessins\grad_r.drw). Thierry LEQUEU – Novembre 2002 – [99DIV027] – Fichier : TRIAC1.DOC 4 8.2.2 Etude de la tension de la charge La valeur efficace de la tension aux bornes de la charge est donnée par : 2 2 eff 2 out T 2 out 2 eff out sin V 2 d v 1 dt t v T 1 V avec t . 2 sin 2 1 V V 2 eff 2 eff out avec 2 2 cos 1 sin 2 et x 2 sin 2 1 x 2 cos 2 sin 2 1 V V 2 eff 2 eff out avec 2 2 cos 1 sin 2 et x 2 sin 2 1 x 2 cos 2 sin 2 1 V V 2 eff 2 eff out soit : 2 2 sin 1 V V eff eff out Figure 8.4. Variation de la tension efficace en fonction de (triac\grad1.m). La puissance transmise à la charge résistive R vaut : R V P 2 eff out out . Avec R V P 2 eff max , on obtient : 2 2 sin 1 P P max e arg ch . . . . . . . . . Figure 8.5. Variation de la puissance dans la charge en fonction de (triac\grad1.m). 8.2.3 Etude des harmoniques du courant de ligne Avec une source de tension parfaitement sinusoï dale t sin 2 V t v eff in , les harmoniques du courant de ligne seront de la forme 1 k l 1 k k t k cos B t k sin A t i . On obtient alors : 2 2 sin 1 R 2 V A eff 1 et k 2 k 2 sin 1 k 2 1 k 2 sin R 2 V A eff 1 k 2 (8.1) 2 1 2 2 cos R 2 V B eff 1 et k 2 1 k 2 cos 1 k 2 1 1 k 2 cos R 2 V B eff 1 k 2 (8.2) Cours d'Electronique de Puissance – IUT GEII de Tours – 2002/2003 5 La figure suivante donne l'évolution de R V 2 B 2 A I I x eff 2 1 k 2 2 1 k 2 0 1 k 2 1 k 2 en fonction de . 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Harmoniques du gradateur (In eff) pour Psi variant de à ° Figure 8.6. Variation des trois premiers harmoniques et du courant efficace en fonction de (triac\harmo2b.m). 8.2.4 Comparaison avec la norme EN 61000-3-2 Si le gradateur n'est pas intégré à l'équipement d'éclairage, le montage est en classe A [99DIV031] [DIV041]. Les limites de l'amplitude des harmoniques sont alors données en valeur absolue (limite en Ampère). Les deux paramètres de l'étude sont l'angle d'amorçage et l'amplitude maximale du courant R V I eff 0 . Il faut tout d'abord trouver le couple ( ; Io) qui dépasse les limites de la norme. Figure 8.7. Comparaison des harmoniques du gradateur et de la norme Classe A pour = 60° et Imax = 3 A (triac\harmo4.m). Il est possible de compter le nombre d'harmoniques du gradateur qui dépasse la norme en fonction de ( ; I0) (triac\harmo5.m). Les problèmes apparaissent pour = 90°, avec l'harmonique de rang 15. Le rapport 0455 . 0 I I x 0 15 15 . En classe A, la limite du rang 15 vaut 0,15A. Le courant limite vaut alors I0 = 3,2967 A (triac\harmo6.m). Pour une tension Veff = 230V, la puissance limite vaut 758 W. Il n'y a pas de problème d'harmoniques en classe A, pour des charges résistives d'une puissance inférieure à 760 W pour variant de 0 à 180° (770W dans [THESE043], condition de test : = 90°). Thierry LEQUEU – Novembre 2002 – [99DIV027] – Fichier : TRIAC1.DOC 6 8.3 Fonctionnement sur charge inductive R-L 8.3.1 Principe Le fonctionnement sur charge R-L est possible à condition qu'il y ait annulation du courant afin d'assurer le blocage du triac (blocage spontanée). La commande se fait toujours à l'amorçage en envoyant une impulsion de gâchette à l'instant . R Triac K v L in v out i out v Figure 8.8. Gradateur sur charge R-L (dessin\triac_rl.drw). En posant = .t, dans l'hypothèse où le courant s'annule AVANT + , il faut résoudre l'équation différentielle suivante pour > : d di L i R sin 2 Veff (8.3) t vTr T T t T T vin iout t t t vout Figure 8.9. Forme d'onde sur charge R-L (dessin\grad_rl.drw). Cours d'Electronique de Puissance – IUT GEII de Tours – 2002/2003 7 La résolution de cette équation [99DIV028] fait apparaître : 1) la solution en régime permanent sinusoï dale jL R V I soit sin L R 2 V i 2 2 eff 1 , avec R L tan Arc 2) la solution en régime transitoire e I t i 0 2 Par la suite on posera R L , la constante de temps, R L Q , le facteur de qualité de la charge et R V I eff eff , le courant efficace en régime permanent purement résistif. Pour = , le courant est nul dans la charge donc sin 2 I I eff 0 . Le courant dans la charge à pour expression : Q 2 eff out e uploads/s3/ triac 1 .pdf