Circuits de commande en électronique de puissance

COMMANDE LINEAIRE EN REDRESSEMENT CONTROLE

BUT

La plupart des convertisseurs alimentés par un réseau à courant alternatif nécessitent des dispositifs de commande synchrones à ce réseau. En particulier, dans les convertisseurs alternatif-continu et alternatif-alternatif, l’élément de puissance est constitué par un ou plusieurs thyristors alimentant une charge à partir du réseau. Nous étudierons le cas élémentaire du redresseur contrôlé simple alternance (figure 1) et de son système de commande. Dans la réalisation d’un asservissement, il est, en général, souhaitable sinon indispensable que la majorité des éléments de la chaîne soient linéaires. Nous étudierons donc un système de commande qui confère au convertisseur statique une transmittance linéaire, c’est-à-dire le cas où la valeur de Vo(t) aux bornes de la charge est une fonction linéaire de la tension de contrôle Vc.

SYNOPTIQUE FONCTIONNEL DE LA COMMANDE

On distingue tout d’abord un transformateur d’isolement abaisseur qui permet de fournir au circuit électronique une basse tension (A) compatible en phase avec la tension du réseau : v(t) = ˆ V sin ωt. Le circuit déphaseur de π/2 permet d’obtenir à partir de la tension réseau a ˆ V sin ωt , une tension (B) cosinusoïdale du type b ˆ V cos ωt. Pour des raisons de normalisation de la dynamique de réglage, on choisit b ˆ V = 10V.
Un circuit annexe est destiné à borner la commande de façon à éviter la perte de contrôle du dispositif, lorsque la tension de commande Vc dépasse la valeur b ˆ V . Ce circuit est constitué d’un détecteur de passage à zéro qui transforme la tension sinusoïdale en tension carrée du type c sgn (aV sin ωt) et d’un différentiateur adapté (D). La sortie du différentiateur est ajoutée à la tension b ˆ V . cos ωt de manière à borner la somme à une tension (E) inférieure ou égale en module à la tension d’alimentation de l’électronique de commande (± 15 V). La cosinusoïde ainsi bornée est comparée à la tension d’entrée Vc donnant ainsi une tension (F) du type d sgn (Vc – b ˆ V . cos ωt ) dont le changement de signe est bien situé à un instant β/ω tel que β = arc cos k.Vc.
Le déclenchement d’un thyristor débitant sur charge inductive nécessite la mise en oeuvre de train d’impulsions pour diverses raisons :
– Transmission du courant de gâchette par transformateur d’isolement de petite taille. – Certitude d’un amorçage même sous très faible intensité du circuit de puissance.
On utilise donc un circuit astable à fréquence de sortie fs déterminée, mélangée à la tension de référence (F), de manière à fournir à l’amplificateur d’isolement un train d’impulsions (H) aux instants de déclenchement convenables. L’amplificateur d’isolement fournit alors au circuit gâchette -cathode du thyristor de puissance un courant impulsionnel (I).