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214 CONVERTISSEURS DC/AC : ONDULEURS XIV.4. ONDULEUR MONOPHASÉ EN PONT ! Intérê

214 CONVERTISSEURS DC/AC : ONDULEURS XIV.4. ONDULEUR MONOPHASÉ EN PONT ! Intérêt : il n’y a plus besoin que d’une seule source de tension, les tensions inverses supportées par les composants semi-conducteurs ne sont plus que de E contre 2E avec le montage en demi-pont qu’on vient de voir. ! Schéma du montage et notation. Cette représentation d'onduleur représenté ci-dessous figure 16 utilise deux bras ( K1-k4 ) et ( K2-K3 ) à interrupteurs en série . L'onduleur en pont ne nécessite pas de source de tension d'alimentation à point milieu par contre, elle nécessite 4 interrupteurs bidirectionnels en courant. Figure 15 XIV.4.1. Principe Analyse de fonctionnement sur une charge inductive RL Les allures des graphes seront données dans le cas d'une charge RL. Nous allons étudier les trois modes de commande habituellement utilisés XIV.4.2. commande symétrique On ferme alternativement les deux paires d’interrupteurs ( K1-k3 ) et ( K2-K4) de façon à imposer une tension alternative (et de forme carrée) à la charge ! Chronogrammes en commande symétrique (figue 16) 215 CONVERTISSEURS DC/AC : ONDULEURS Figure 16 ! Analyse du fonctionnement 0 < t < T/2 La commande impose K2 et K4 ouverts et K1 et K3 passants donc uch = E >0 # 0 < t < t1 : ich < 0 • Le courant ich est négatif donc D1 et D3 passantes • D1 et D3 passantes tant que iD1=iD3=-ich est >0 • p=uch.ich=E.ich <0 ; phase de récupération : transfert de l’énergie de la charge vers la source. # t1 < t < T/2 : ich >0 • à t=t1: ich s’annule est devient positif, ce qui impose la conduction de T1 et T3 et D1 et D3 se bloquent. • p=uch.ich=E.ich > 0 : phase active : il y a transfert d’énergie de la source vers la charge 216 CONVERTISSEURS DC/AC : ONDULEURS d’énergie de la source vers la charge. T/2 < t < T La commande impose K1 et K3 ouverts et K2 et K4 passants donc uch = -E <0 # T/2 < t < t2 : ich > 0 • Le courant ich est positif donc D2 et D4 passantes tant que iD2=iD4= +ich est >0 • p=uch.ich= -E.ich <0 : phase de récupération : transfert de l’énergie de la charge vers la source. # t2 < t < T : ich <0 • à t=t2: ich s’annule est devient négatif, ce qui impose • la conduction de K2 et K4. D2 et D4 se bloquent. • p=uch.ich= -E.ich > 0 : phase active : il y a transfert d’énergie de la source vers la charge. ! caractéristique de la tension de sortie. # La valeur efficace est : E Ucheff = = = = est constante La tension Uch est riche en harmoniques (3, 5, 7..) La valeurs efficace du terme fondamental est des harmoniques sont : Le taux de distorsion de Uch est : THD = 48% • Conclusion : Comme on l’a déjà signalé, la commande symétrique présente l’avantage de simplicité de commande mais la tension de sortie est riche en harmonique de rang faible donc de fréquence basse. Par conséquent le système de filtrage à mètre en œuvre sera difficile est encombrant. XIV.4.3. Commande décalée. La commande des deux interrupteurs k2 et k3 est décalée d’un intervalle τ par rapport a la command symétrique. Nous allons étudier les deux modes de commande décalée habituellement utilisés. 217 CONVERTISSEURS DC/AC : ONDULEURS XIV.4.3.1. Commande décalée classique. Dans le cas d'une charge RL, le principe est illustré par es allures des graphes données dans la figure 18 ci- dessous. ! Chronogrammes en commande décalée classique Figure 18 ! Analyse de fonctionnement 0 < t < τ K3 et K4 ouverts et K1 et K2 passants donc uch=0 et ich <0 • Le courant ich est négatif donc T2 et D1 passants. • p=uch.ich=E.ich =0 : phase de roue libre : aucun transfert d’énergie. 218 CONVERTISSEURS DC/AC : ONDULEURS τ< t < T/2 K2 et K4 ouverts et K1 et K3 passants donc uch=E et ich > 0 • à t = t2: ich s’annule est devient positif, ce qui impose la conduction de T1 et T3. • p=uch.ich =E.ich >0 : phase active : transfert de l’énergie de la source vers la charge. T/2 < t < τ τ τ τ +T/2 K1 et K2 ouverts et K3 et K4 passants donc uch=0 et ich > 0 • à t = t1: ich est toujours positif, ce qui impose la conduction de T3 et D4. • p=uch.ich=E.ich =0 : phase de roue libre : aucun transfert d’énergie. τ τ τ τ +T/2 < t < T K1 et K3 ouverts et K2 et K4 passants donc uch=- E et ich < 0 • à t = t2: ich s’annule et devient négatif, ce qui impose la conduction de T3 et T2. • phase active : transfert de l’énergie de la source vers la charge. XIV.4.3.2. Commande décalée à zéro de tension Dans le cas d'une charge RL, le principe est illustré par es allures des graphes données dans la figure 19 ci- dessous. 219 CONVERTISSEURS DC/AC : ONDULEURS Figure 19 ! Analyse du fonctionnement 0 < t < τ τ τ τ K1 et K2 ouverts et K3 et K4 passants donc uch=0 et ich <0 0 < t <τ τ τ τ : ich <0 • Le courant ich est négatif donc T4 et D3 passants. • p=uch.ich=E.ich =0 : phase de roue lib aucun transfert d’énergie τ < t < T/2 K2 et K4 ouverts et K1 et K3 passants donc uch=E >0 τ τ τ τ < t < t1 : ich <0 donc D1 et D3 conduisent • D1 et D3 passantes tant que iD1=iD3=-ich est >0 • p=uch.ich=E.ich <0 : phase de récupération :transfert de l’énergie de la charge vers la source. 220 CONVERTISSEURS DC/AC : ONDULEURS t1 < t < T/2 : ich > 0 • à t=t1: ich s’annule est devient positif, ce qui impose la conduction de T1 et T3 ,D1 et D3 se bloquent. • p=uch.ich=E.ich > 0 : phase active : il y a transfert d’énergie de la source vers la charge. T/2 < t < T/2 + τ τ τ τ K3 et K4 ouverts et K1 et K2 passants donc uch = 0 et ich > 0 T/2 < t < T/2 + τ τ τ τ • Le courant ich est positif donc T1 et D2 passants. • p=uch.ich=0.ich =0 : phase de roue libre : aucun transfert d’énergie. T/2 + τ τ τ τ < t < T K1 et K3 ouverts et K2 et K4 passants donc uch= -E < 0 T/2 + τ τ τ τ< t < t2 : ich >0 • ich>0 donc D2 et D4 conduisent D2 et D4 passantes tant que iD2=iD4=ich est >0 • p=uch.ich= -E.ich <0 : phase de récupération : transfert de l’énergie de la charge vers la source. t2 < t < T : ich < 0 • à t=t2: ich s’annule est devient négatif, ce qui impose 221 CONVERTISSEURS DC/AC : ONDULEURS la conduction de K2 et K4.,D2 et D4 se bloquent. • p=uch.ich= -E.ich > 0 : phase active : il y a transfert d’énergie de la source vers la charge. Afin de simplifier l'écriture, nous remplacerons les intervalles temporels par les intervalles angulaires, en passant des premiers aux seconds en effectuant des multiplications par la pulsation ω. ! Caractéristique de la tension de sortie. La valeur efficace de uch est : La valeurs efficace du terme fondamental est des harmoniques sont : 222 CONVERTISSEURS DC/AC : ONDULEURS REMARQUE : Réduction des harmoniques Comme on l’a déjà signalé, avec ce type de commande on peut éliminer l’harmonique 3, si on impose à β = 60°. L’inconvénient est que la tension de sortie sera fixe non variable. CONCLUSION La commande décalée présente l’avantage d éliminer les harmoniques de rang faible donc faciliter le système de filtrage. Mais la mise œuvre du système de la commande est très compliquée. XIV.4.4. COMMANDE EN MLI Nous avons vu l'intérêt de la commande MLI vis à vis d'un autre système de commande. En fait, ce procédé permet d’une part de faire varier la tension de sortie et d’autre part de réduire (en fait d'éloigner) le premier harmonique important. C’est-à-dire, d'envoyer les premiers harmoniques importants à une fréquence élevée. Ainsi, avec un simple filtre passe-bas du premier ordre, donc facilement réalisable technologiquement, on pourra supprimer ces harmoniques indésirables. Pour l’onduleur monophasé en pont, il existe deux type de commande a sa voir : 1. La commande bipolaire dont la tension de charge varie entre – E et + E 2. La commande unipolaire dont la tension de charge bascule entre 0 et + E pendant l’alternance positive et entre 0 et – E pendant l’alternance négative. XIV.4.4.1. Principe de la commande bipolaire Le principe de la commande des interrupteurs est illustré par les formes d’ondes (commande des transistors, la tension de uploads/Industriel/ chapitre-14-onduleurs-suite.pdf