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Examen L3 GLEE_504 2013 juin partie JJH.doc 06/06/13 12:06 1/2 Université Montp

Examen L3 GLEE_504 2013 juin partie JJH.doc 06/06/13 12:06 1/2 Université Montpellier II - Licence STPI EEA GLEE 504 - Génie Electrique et Electronique de Puissance Semestre S5 - Examen de la 2ème session : 6 juin 2013 Durée de cette partie : 1h Documents NON autorisés. Calculatrices NON autorisées. N.B. : Les correcteurs tiendront compte de la qualité de la rédaction. Recommandation : lire tout le sujet avant de commencer votre travail. PARTIE 2 (J-J. HUSELSTEIN) 1. Conversion continu-continu non isolée Le convertisseur étudié doit alimenter un système électronique sous une tension continue US de +5V à partir d'une source continue UE de 3,3V . On ne s’intéressera qu’à la partie puissance du dispositif. Le transistor MOSFET est commandé à une fréquence de découpage F avec un rapport cylique α par un circuit de commande assurant la régulation de la tension de sortie à +5V. Toutes les pertes seront négligées. La fréquence de découpage est fixée à F = 100kHz Pour notre étude on considérera que la charge absorbe une puissance P égale à 10W. D Ue uS T L vL C i E i L i C iS i T i D charge source +3,3V 1. On suppose que le courant dans l’inductance L ne s’annule jamais. Représenter l’évolution de la tension vL aux bornes de l’inductance L pendant une période de découpage T. En déduire l'équation du rapport cyclique α en fonction des tensions US et UE. Remarque : Laisser de la place pour compléter ce chronogramme avec d'autres tensions et courants pour les questions suivantes. 2. Déterminer la valeur numérique du rapport cyclique α pour obtenir une tension de sortie US égale à + 5V avec une tension d’entrée de +3,3V. Quelle est dans ce cas la valeur moyenne du courant d’entrée IE ? 3. La valeur de l'inductance est choisie pour obtenir une amplitude d'ondulation de courant ∆iL égale à 67% du courant moyen la traversant. Calculer la valeur de ∆iL. Représenter iL(t) sur le graphe précédent. 4. Déterminer l'équation de l'amplitude de l'ondulation de courant ∆iL. En déduire la valeur de l’inductance L. 5. Le courant absorbé par la charge est supposé parfaitement constant. Représenter le courant iC(t) sur la graphe précédent. 6. Déterminer l'expression de l'amplitude ∆uS de l'ondulation de tension aux bornes du condensateur de sortie C. En déduire la valeur de C pour limiter cette ondulation à 0,1V crête à crête. Examen L3 GLEE_504 2013 juin partie JJH.doc 06/06/13 12:06 2/2 2. Alimentation d'un moteur à courant continu de véhicule électrique On considère une véhicule électrique équipé d'un moteur à courant continu à aimants permanents alimenté à partir d'une batterie par l'intermédiaire d'un hacheur dévolteur 2 quadrants réversible en courant. Le moteur à courant continu sera modélisé par une force électromotrice E = kφΩ. en série avec une inductance L. Pour une vitesse du véhicule de 100km/h la force électromotrice est de 200V. La résistance interne du moteur sera négligée ainsi que toutes les pertes dans le hacheur. La tension Ubat est égale à 300V. La hacheur est constitué de 2 transistors de type IGBT et de 2 diodes. Les 2 transistors sont commandés de façon complémentaire avec un rapport cyclique α et une fréquence de découpage F = 10kHz. TA TB vS i bat i S L MCC Ubat s_com DA DB E 1. Représenter pour un rapport cyclique α = 0,40 la tension vs(t) et la fém E. Laisser de la place sur le graphique pour d'autres tensions ou courants. 2. Déterminer la relation entre E, Ubat et α. En déduire la vitesse du véhicule lorsque α = 0,40. 3. Le véhicule est en montée à vitesse constante avec α = 0,40. La puissance électrique absorbée par le moteur est de 12kW. Déterminer la valeur moyenne IS du courant iS(t) ainsi que la la valeur moyenne Ibat du courant ibat(t). 4. Déterminer la valeur L de l'inductance pour que l'ondulation de courant ∆iL soit égale à 50% du courant moyen qui la traverse. 5. Représenter iL, iBat et les courants dans les semi-conducteurs actifs dans ce mode de fonctionnement. 6. Le rapport cyclique est inchangé mais le véhicule roule maintenant en descente. La puissance électrique absorbée par le moteur est maintenant de -6kW. Déterminer la valeur moyenne IS du courant iS(t) ainsi que la valeur moyenne Ibat du courant ibat(t). 7. Représenter (sur un nouveau graphe pour ne pas surcharger le précédent) les courants iL, iBat et les courants dans les semi-conducteurs actifs dans ce nouveau mode de fonctionnement. uploads/Litterature/ sujet-examen-l3-504-2013-juin-partie-jjh.pdf