Onduleur autonome à transistor dont la charge est résistive

ELECTRONIQUE DE PUISSANCE

On étudie un onduleur autonome à transistor dont la charge est résistive. On utilise une source de valeur E’=2.E et deux condensateurs et de même capacité C. Si C est suffisant, les deux tensions et sont sensiblement constantes et égales à E. Les transistors et joue le rôle d’interrupteur et travaillent en commutation. Ces transistors conduisent alternativement. Soit T la période : 1- Représenter de manière corrélative la tension , , 2- On veut que la valeur maximale du courant i soit de 2 A. Calculer R sachant que E=30V. 3- Montrer que en déduire la valeur du courant de source fourni par E’ lorsque que est conducteur. Puis quand est conducteur. 4- Quelle est la puissance dissipée dans la charge R ey la puissance délivrée par la source E’ ? En déduire le rendement théorique. B- Charge Inductive : Que se passe-t-il si la charge devient inductive ? Représenter le nouveau schéma pour la charge RL 1- Représenter de manière corrélative la tension , , , Indiquer les intervalles de conduction de , , , 2- Quel est le rôle de , C- Charge Oscillante : (circuit RLC) L’onduleur aliment au voisinage de la fréquence de résonance des circuits résonnants amortis. 1- Sachant que L=10mH, déterminer la valeur de C pour obtenir la résonance lorsque f=1kHz. 2- On admet que le courant dans la charge est sinusoïdal avec = avec – Tracer les courbes et à la fréquence de résonance. – Calculer R de façon à avoir un courant efficace de I=2A Exercice 2 : Onduleur Monophasé en pont : A- Etude de la charge : (RLC) On étudie une charge composée d’une inductance L=60µH en série avec une résistance R=10mOhm et un condensateur C=1087.3 µF.

La fréquence de fonctionnement de la tension d’alimentation de la charge est fixée à f=600 Hz. La charge est alimentée par un générateur de tension alternative de valeur efficace U=90 V. 1- Calculer le module Z de l’impédance de la charge. 2- Calculer l’intensité efficace du courant absorbé I. 3- Quelle est la puissance active consommée par la charge ? 4- Déterminer le facteur de puissance du circuit et le déphasage de la tension par rapport au courant . B- Etude de l’onduleur: La tension est générée par un onduleur autonome alimenté par la batterie de force électromotrice E=100 V. L’onduleur est constitué de 4 interrupteurs électroniques fonctionnant simultanément deux par deux. De 0 à : sont fermés et sont ouverts. De à T : sont ouverts et sont fermés. Les interrupteurs sont constitués d’un thyristor et d’une diode en antiparallèle. Les composants sont supposés parfaits. 1- On admet que le courant dans la charge et sinusoïdal avec et I=4400 A. 1-1- Indiquer les séquences pendant lesquelles les diodes et thyristors sont passants. 1-2- Préciser si le mode de commutation des thyristors est naturel ou forcé. 2- Représenter de manière corrélative et en fonction du temps : Les courants : dans le thyristor dans la diode dans la source de tension E La tension aux bornes de l’intérrupteur 3- Calculer les valeurs moyennes des intensités des courants dans un thyristor, une diode et dans la source de tension continue E. 4- Montrer que la puissance active fournie par la source de tension continue est : ou est la valeur moyenne du courant . Calculer P.Cet onduleur autonome et dit « convertisseur de dernier secours ».

Celui ci permet de reconstituer un réseau alternatif 115 V / 400 Hz monophasé à partir d’une batterie délivrant une tension continue UB. Ce convertisseur indirect est constitué de deux étages : • un onduleur en pont complet qui fournit la tension vMN(t) (figure 5), Le schéma de principe de l’onduleur est celui de la figure 5 Cahier des charges de l’onduleur de secours muni de son filtre de sortie passe-bas : Valeur efficace du fondamental de la tension de sortie du filtre : VS1 115 V Fréquence de sortie : f 400 Hz Puissance apparente nominale de sortie : 1,0 kVA Facteur de puissance 0,70 < cos  ≤ 1 Distorsion globale de la tension de sortie : dg < 5 % Etude des tensions de sortie de l’onduleur 1- On envisage le cas d’une commande « pleine onde » selon la loi définie sur le document réponse 1a. 1.1- Tracer le graphe de la tension vMN(t) sur le document réponse 1a. 1.2- Exprimer la valeur efficace VMN de vMN(t) en fonction de UB. 2-La décomposition en série de Fourier de vMN(t) est la suivante : 2.1- Donner l’expression de v1(t), fondamental de vMN(t). En déduire l’expression de sa valeur efficace V1 en fonction de UB. 2.2- Quelle devrait être la valeur de UB pour obtenir V1 = 115 V ? 2.3- La distorsion globale de la tension de sortie vMN(t) dépend du taux d’harmoniques.