Support de cours électronique de puissance (Les convertisseurs)

Support de cours électronique de puissance (Les convertisseurs), tutoriel & guide de travaux pratiques en pdf.

LES CONVERTISSEURS ALTERNATIFS/CONTINU
LES MONTAGES REDRESSEURS

Introduction
Les redresseurs permettent de convertir une alimentation alternative en continue. La tension et la puissance de sortie peuvent être contrôlées par les composants de puissance utilisés (Thyristors).
On peut grouper les composants utilisés dans les convertisseurs statiques AC- DC en deux catégories :
● Les diodes
● Les thyristors (Silicon-Controlled Rectifier : SCR)

 Les diodes
Une diode est un élément non commandé composé de 2 couches de matériaux semi-conducteur dopé (Silicium ou germanium). Le dopage permet d’obtenir des semi-conducteurs à trous chargés positivement ou chargé de porteuses négatives. La diode est représentée de la façon suivante..

Les caractéristiques statiques d’une diode :

Ils sont donnés dans la figure N°2 avec :
VF : tension directe
IF : courant direct
VRRM : tension inverse maximale répétitive
VRSM : Tension inverse maximale non répétitive.
En conduction la tension directe aux bornes de la diode est de l’ordre de 0.8 à 1 volt. On trouve des diodes qui supportent un courant direct : Ia = 2000 A, et des tensions inverse allant jusqu’à 4000 volts.

Critères de choix d’une diode de puissance
VRM maximale
VF minimale
TON et TOFF minimaux
IF : courant direct
IFSM : courant direct de pointe (sur une durée)
IFRM : courant direct de pointe répétitif.
Blocage d’une diode
Pour qu’une diode se bloque, il faut que le courant qui le traverse s’annule ; Ia = 0.
Les thyristors
Le thyristor est un élément commandé en courant. Il est composé de quatre couches PNPN formant trois
jonctions Ja, Jc et Jk.
Caractéristiques statiques
 En inverse, ces caractéristiques sont identiques aux caractéristiques de la diode
 En direct :
 Si le courant de la gâchette est Ig = 0 et on applique certaine tension assez importante Vak0,
le thyristor s’amorce effectivement et on aura VD = 0.8 V en conduction.
 Pour Ig = Ig1 > 0 le thyristor s’amorce pour une tension directe Vak1 < Vak0.
 Pour Ig = Ign suffisant, VakN est très faible (conduction comme une diode).

Limites d’utilisation des thyristors :

La mise en oeuvre d’un thyristor nécessite la connaissance de nombreux paramètres, on peut citer à titre d’exemples : le thyristor SKT 300 SEMIKRON
IT courant efficace à l’état passant : Ia 550 A
ITAV courant moyen à l’état passant : Imoy 300 A
ITSM Courant de surcharge accidentelle (état passant) 10 000 A
i2t donnée servant à dimensionner le fusible de protection 500 000 A2s
dI/dt vitesse critique de croissance du courant 100 A/s
VRRM tension inverse de pointe 800 V
VDRM tension directe de pointe 800 V
dV/dt vitesse critique de croissance de la tension 200 V/s
VGT tension de gâchette 3 V
IGT courant de gâchette 200 mA
A partir de ces données et du mode de fonctionnement décrit, l’environnement d’un thyristor de puissance est constitué d’un système de commande de la gâchette, d’une inductance L pour éviter la variation brutale du courant, d’un condensateur pour limiter la variation de tension et d’un fusible.

Redressement sur circuits monophasés :

L’entrée est une tension alternative monophasée. Les circuits avec des diodes fournissent des tensions continues constantes, ceux avec les thyristors ou autre composant commandé donnent des tensions continues de valeurs moyennes variables.