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PLAN DE COURS : Association convertisseurs-machines Massoum Sarra Informations

PLAN DE COURS : Association convertisseurs-machines Massoum Sarra Informations sur le cours : Faculté: Génie électrique. Département: Automatique Public cible : 1 ère année Master, Spécialité : Automatique et Systèmes Intitulé du cours : Association convertisseurs-machines Crédit : 04 Coefficient : 02 Durée : 45h00 (15 semaines) Horaire: Dimanche: 14h00-17h00 Horaire: Mardi: 14h00-17h00 Salle: 14 Enseignante: Massoum Sarra TD et TP: Dr. Massoum Sarra Contact : par mail au lalem_sarra@yahoo.fr OďjeĐtifs de l’eŶseigŶeŵeŶt:  Etudier les différentes associations convertisseurs aux machines électriques touƌŶaŶtes afiŶ de ĐoŶtƌôleƌ le Đouple et la vitesse d’uŶ sǇstğŵe.  Donner la définition d'un convertisseur continue-continu.  Citer des exemples de convertisseurs statiques : hacheurs.  Citer une application de la conversion continu-continu dans le domaine industriel ou grand public  Définir le modèle équivalent électrique d'un interrupteur idéal.  Citer des composants électroniques permettant de réaliser un interrupteur non commandé ou commandé avec le mode de commande.  Mettƌe eŶ œuvƌe uŶ haĐheuƌ sĠƌie à tƌaŶsistoƌ de puissaŶĐe eŶ ĐoŶduĐtioŶ ininterrompue, alimentant une charge inductive (ex : Moteur à CC à excitation indépendante de faible puissance)  Calculer le rapport cyclique, la valeur moyenne d’iŶteŶsitĠ.  Relever les oscillogrammes de différentes grandeurs de tension et du courant.  Indiquer les diverses phases d'échange d'énergie entre la source et la source et la charge : phase d'alimentation ; phase de roue libre. Connaissances préalables recommandées: L’ĠtudiaŶt devƌa possĠdeƌ les ĐoŶŶaissaŶĐes suivaŶtes :  Electronique de puissance.  Représenter graphiquement la tension théorique aux bornes de la charge ; la commande étant donnée.  Calculer la valeur moyenne et la valeur efficace d'une tension et d'un courant.  Calculer la valeur moyenne de la tension aux bornes d'un hacheur en conduction ininterrompue.  Indiquer les diverses phases d'échange d'énergie entre la source et la source et la charge : phase d'alimentation ; phase de roue libre. Ce module traite de l'analyse et de la synthèse des principales structures de convertisseurs statiques non isolés de l'électronique de puissance ainsi que du fonctionnement en régime permanent des machines tournantes traditionnelles. Pour la partie Electronique de PuissaŶĐe, il s’agit de ĐoŵpƌeŶdƌe le fonctionnement, d’aŶalǇseƌ les foƌŵes d’oŶdes et de diŵeŶsioŶŶeƌ les ĐoŶvertisseurs de base tels que les redresseurs triphasés commandés, les gradateurs, les hacheurs et les onduleurs. Pour la partie EleĐtƌoteĐhŶiƋue, il s’agit de ŵaîtƌiseƌ le pƌiŶĐipe de la ĐoŶveƌsioŶ électromagnétique, de comprendre la réversibilité et de modéliser en régime permanent les machines synchrones, asynchrones et à courant ĐoŶtiŶu. L’assoĐiatioŶ convertisseur-machine sera également abordée dans ce module. Contenu de la matière: - Principaux semi-conducteurs de puissance - Structure de base et principe de commande d'un convertisseur électronique de puissance - Convertisseurs continu-continu, alternatif-continu, continu-alternatif et alternatif-alternatif - Application à l'alimentation des convertisseurs électromécaniques et à la gestion de l'énergie dans les réseaux - Modélisation dynamique des convertisseurs et de leur commande en vue de leur insertion dans des chaînes de régulation.  Ce cours est divisé en cinq chapitres : Chapitre 1. Convertisseurs continu-alternatif (4 Semaines) - Structures d'alimentation sans coupure, - Principe des convertisseurs MLI (PWM) Chapitre 2. Moteur à courant continu : (2 Semaines) - Principe, structure et caractéristiques - Variation de vitesse.  Introduction  Le hacheur dévolteur  Courant dans la charge  Valeur moyenne de ia  FaĐteuƌ d’oŶdulatioŶ  Le hacheur survolteur (Boost converter – Step up chopper)  Le Hacheur deux quadrants réversible en courant  Le Hacheur deux quadrants réversible en tension  Le Hacheur quatre quadrants . Chapitre 3. Moteur à courant alternatif : (2 Semaines) - Principe, structure et caractéristiques - Variation de vitesse. Chapitre 4. Association convertisseurs - machines (4 Semaines) - Asservissement du couple et de la vitesse, -Variateurs de vitesse pour machines synchrones -Variateur de vitesse pour machine asynchrones Chapitre 5. Critğres de Đhoix et ŵise eŶ œuvre d'uŶ eŶtraîŶeŵeŶt à vitesse variable. (3 Semaines) VisĠes d’appreŶtissage :  Connaissances scientifiques:  Donner la définition d'un convertisseur alternatif-continu, d'un convertisseur continu-continu, d'un convertisseur continu-alternatif en précisant les gƌaŶdeuƌs d’eŶtƌĠe et de soƌtie et les ƌĠglages possibles.  Citer des exemples de convertisseurs statiques : redresseurs, hacheurs, alimentations à découpage, onduleur en caractérisant la conversion.  Citer une application de la conversion continu-alternatif, de la conversion continu-continu dans le domaine industriel ou grand public.  DĠfiŶiƌ le ŵodğle ĠƋuivaleŶt ĠleĐtƌiƋue d’uŶ iŶteƌƌupteuƌ idéal.  Citer des composants électroniques permettant de réaliser un interrupteur non commandé ou commandé avec le mode de commande.  Savoir-faire théoriques:  Analyser le fonctionnement d'un convertisseur statique, la structure étant donnée, à partir de l’oďseƌvatioŶ d'uŶe sĠƌie d’osĐillogƌaŵŵes ĐoƌƌespoŶdaŶt à uŶe sĠƋueŶĐe, Đ’est à diƌe : - indiquer l'état de conduction de chaque interrupteur pour cette séquence, - établir les schémas équivalents correspondant à cette séquence, - écrire les relations entre les grandeurs électriques pour cette séquence, - indiquer les diverses phases d'échanges d'énergie entre la source et la Đhaƌge : phase d’aliŵeŶtatioŶ, phase de ƌoue liďƌe, phase de récupération.  Calculer la puissance moyenne échangée entre la charge et la source en utilisant une méthode graphique.  Représenter graphiquement la tension théorique aux bornes de la charge, la commande étant donnée.  CalĐuleƌ la valeuƌ ŵoǇeŶŶe et la valeuƌ effiĐaĐe d’uŶe teŶsioŶ ou d’uŶ ĐouƌaŶt dont la forme d'onde est donnée en utilisant une méthode graphique.  CalĐuleƌ la valeuƌ ŵoǇeŶŶe de la teŶsioŶ auǆ ďoƌŶes d’uŶ ƌedƌesseuƌ eŶ conduction ininterrompue, la formule étant donnée. Mode d’ĠvaluatioŶ: L’ĠvaluatioŶ fiŶale se fait à tƌaveƌs:  Un examen final qui compte pour 60% de la note finale.  Évaluation continue et régulières à raison de 40% restant, elle s’agit de :  De la moyenne des notes des tests écrites,  La participation du tableau.  De la moyenne des notes des TP. Travaux Pratiques: 1 TP 1 : LES CONVERTISSEURS AC/DC Dans cette manipulation nous allons étudier les différents types des redresseurs monophasés commandé et non commandé I. Montage redresseur non commandé - Montage redresseur commandé -Montage redresseur commandé avec charge R/L - Montages en pont monophasé II. Les montages triphasés - Montage en pont à six impulsions Durée -3h - - - - 2 TP 2 : LES HACHEURS Régulateur à un quadrant : a- cas de fréquence fixe b- Cas de fréquence variable Régulateur à quatre quadrants - - - Durée -3 - - - - 3 TP3 : LES ONDULEURS Eléments de la manipulation - - - - Durée -3 - - - Références bibliographiques: 1. F. LABRIQUE, G. SEGUIER, R. BAUSIERE, Volume 4 : La conversion continu- alternatif, Lavoisier TEC & DOC, 2° édition, 1992. 2. Daniel Gaude, Electrotechnique tome 2 : Electronique de puissance, conversion électromagnétique, régulation et asservissement, Cours complet illustré de 97 exercices résolus, Eyrolles, 2014. 3. Francis Milsant, Machines électriques (BTS, IUT, CNAM), vol. 3 : Machines synchrones et asynchrones, Ellipses Marketing, 1991. 4. B.K. Bose, Power Electronics and AC drives, Prentice-Hall, 1986. 5. EDF/TECHNO-NATHAN/GIMELEC, la vitesse vaƌiaďle, l’ĠleĐtƌoŶiƋue ŵaitƌise le mouvement, Nathan, 1992. 1991. 6. P. Mayé, Moteurs électriques industriels, Licence, Master, écoles d'ingénieurs, Dunod Collection : Sciences sup 2011. 7. J. Bonal, G. Séguier, Entraînements électriques à vitesse variable. Volume 3, Interactions convertisseur-réseau et convertisseur-moteur-charge, Tec & Doc, 2000. uploads/Industriel/cours 19 .pdf