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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ECOLE SUPERIEURE DES SCIENCES APPLIQUEES -ALGER- 2eme Année électrotechnique. Compte rendu du TP N°2 : Les montages onduleurs. Electronique de puissance 2. Réalisé par : Sarra BOULANOUAR. Année Universitaire 2021/2022. Professeur :Dr. BENACHOUR. 1 Introduction L’énergie électrique est surtout distribuée sous forme de tensions alternatives ou sinusoïdales, les besoins actuels (en sources de tensions variables aussi bien alternatives que continues), nécessitent l’emploi de convertisseurs d’énergie électrique notamment. Un onduleur (inverter) est un convertisseur statique assurant la conversion continu -alternatif. Alimenté par une source continue, il modifie de façon périodique les connexions entre l’entrée et la sortie pour obtenir à la sortie une tension et un courant alternatif, c’est-à- dire de valeur moyenne nulle, ou un système polyphasé de telles grandeurs. Les redresseurs sont conçus pour fournir une tension continue fixe ou variable. Le rôle de l’onduleur, permet d’assurer la protection de nombreux appareils en cas de coupure de courant. Ce type de dispositif électronique peut être considéré comme un excellent moyen pour protéger les appareils contre la foudre, les microcoupures, les variations de tensions, les parasites électriques et les coupures de courant. 2 But du TP -Le but de ce TP est d’étudier par simulation le fonctionnement et les stratégies de modulation scalaire d’un onduleur de tension (mono et triphasé). Deux stratégies de modulation vont être traitées : -La pleine onde. -La MLI triangulo -sinusoïdale. -Logiciel utilisè : Psim. 3 Partie théorique 4 Partie Simulation I. Onduleur monophasé avec commande pleine onde : Un onduleur monophasé de tension en pont nécessite des interrupteurs électronique bidirectionnels (diode en antiparallèle sur interrupteur unidirectionnel) car le courant Ic est déphasé par rapport à la tension Uc (dans le cas général). Vdc =300V, R=12Ω, L=0,03 H. On ferme k1 et k4 simultanément de 0 à αT, puis k2 et k3 de αT à T. Figure1 : Montage Onduleur monophasé avec commande pleine onde 1) Visualiser pour (α=0.5) les formes d’onde de la tension de sortie Vc et du courant de la charge Ic, la tension aux bornes de l’interrupteur K1 et le courant d’entrée is. Commentaire L'onde de courant augmente et diminue et la qualité du signal est mauvaise et riche en harmoniques. 2) Calculer la valeur efficace de la tension de sortie et son THD. Time From 1.0000000e-005 Time To 1.0000000e-001 Vc 2.9999970e+002 THD Fundamental Frequency 5.0000000e+001 HZ Vc 4.8342605e-001 3) FFT (Fast Fourier Transform ) Commentaire La modulation pleine onde produit une tension avec un fondamental d’amplitude fixe et des harmoniques de faible fréquence ce qui complique le filtrage de la tension. Dans les graphes harmoniques suivants on note que : Lorsque t=0s , f=50Hz comme premier harmonique concernant le 2ème (graphique) car il représente une FFT d'une puissance continue . Les harmoniques gênantes sont le 1er, 3 e et 5 e (un nombre impair). La charge RL permet le filtrage des harmoniques de courant de haute fréquence. II. Onduleur triphasé avec commande pleine onde : Pont triphasé avec Vdc =400V, R=12Ω, L=0,03 H, f=50Hz. La commande des interrupteurs de chaque bras est complémentaire. L’onduleur est commandé avec la technique pleine onde 180°. Figure 2 : Montage onduleur triphasé avec commande pleine onde. 2) Les formes d’onde de la tension de sortie Vc et du courant de la charge Ic , la tension aux bornes de l’interrupteur T1 et le courant d’entrée is. Commentaire : Signal de mauvaise qualité (riche en harmoniques) mais reste sinusoïdal. 3) Calculer la valeur efficace de la tension de sortie et son THD. Time from 1.0000000e-007 Time to 1.0000000e-001 Vca 1.6095951e+002 THD Fundamental frequency 5.0000000e+001Hz Vca 3.1084487e-001 4) Visualiser le spectre d’harmonique de la tension Vc. Quelle sont les harmoniques les plus gênantes. Les harmoniques les plus gênantes sont celles à faible fréquence. 5) Calculer la puissance active consommée par la charge. Time from 1.0000000e-007 Time to 1.0000000e-001 Vca.Vs.ica 1.6105655e+003 Cette valeur est la valeur dans une phase donc notre puissance active est de P= 1610Watt 6) Calculer la puissance d’entrée, puis comparer les deux puissances. P= 1611Watt On constate que la puissance active consommée par la charge est égale à la puissance d’entrée. III. Modulation MLI triangulo-sinusoïdale : MLI : Modulation de largeur d’impulsion. Pont triphasé avec Vdc =400V, R=12Ω, L=0,03 H. fr=25Hz, Fp=5000Hz. La commande des interrupteurs de chaque bras est complémentaire. L’onduleur est commandé avec la technique MLI triangulo - sinusoïdale. La modulation de largeur d'impulsion utilise des IGBT qui s'allument et s'éteignent pour convertir la tension de votre bus CC en une sortie CA. Une configuration typique est donc illustrée ici avec 6 IGBT 3 en haut et 3 en bas. Figure 3 : Montage modulation MLI triangulo-sinusoïdale. 1) Pour r=0.5 et r=0.8, visualiser les forme d’onde de la tension de sortie Vc et du courant de la charge IC, la tension aux bornes de l’interrupteur T11 et le courant d’entrée Is. Avec les onduleurs, on cherche à se rapprocher le plus possible d’une sinusoïde, la commande décalée semble donc plus appropriée que la commande symétrique. Cependant, à l’aide de la MLI, on peut recréer une sinusoïde presque parfaite à l’aide d’impulsions calibrées et d’un filtre passe-bas adéquat. C’est ce type de commande qui est utilisé sur la plupart des onduleurs du marché (onduleurs pour la sécurité des ordinateurs par exemple). FOR r=0.5 : FOR r=0.8 : 2- Calculer la valeur efficace de la tension de sortie et son THD. FOR r=0.5 : RMS value : Time From 1.0000000e-005 Time To 1.0000000e-001 Vc 1.2252162e+002 THD : Fundamental Frequency 2.5000000e+001 HZ Vc 1.3610151e+000 FOR r=0.8 : RMS value Time From 1.0000000e-005 Time To 1.0000000e-001 Vc 1.1802821e+002 THD: Fundamental Frequency 2.5000000e+001 HZ Vc 1.4719598e+000 3) Visualiser le spectre d’harmonique de la tension Vc. Quelle sont les harmoniques les plus gênantes. FOR r=0.5: La fréquence fondamental est de 25Hz. FOR r=0.8: La fréquence fondamentale est de 25Hz. 4) Essayer d’augmenter et de diminuer la fréquence de la porteuse (f=250Hz et F=10000Hz) et voir son effet sur le spectre d’harmonique et sur le courant de la charge. F=250Hz : Pour F=10000 Hz : 5) Calculer la puissance active consommée par la charge. La puissance active: Time From 1.0000000e-005 Time To 1.0000000e-001 Vc vs. Ica 3.7276972e+002 Donc P=3*372.76= 1118.28 Watt. 6) Calculer la puissance d’entrée, puis comparer les deux puissances. P=1118.32Watt 7) Comparer les deux techniques. On constate que la puissance active consommée par la charge est égale à la puissance d’entrée. 5 Conclusion Le problème avec les onduleurs Wave est très riche en harmoniques = perte d'énergie et de chaleur Pour éviter ou résoudre ce dernier nous utilisons un PWM. PWM nous donne un moyen de changer la charge RMS et la fréquence en même temps. Nous pouvons affecter la tension RMS sur la sortie en changeant la durée d'activation de l'impulsion. Nous avons une période d'activation plus longue et une période d'arrêt plus courte qui produisent une tension RMS avec une amplitude plus élevée Et lorsque nous avons une période d'activation plus courte et une période d'arrêt plus longue, notre tension d'amplitude RMS sera beaucoup plus petite. uploads/Industriel/ tp2-ep-boulanouar.pdf