Circuit de commande d'un onduleur triphase

Déduction du montage en pont

Pour mieux comprendre le principe de ce montage en pont , expliquons d’abord, les étapes d’évolution de sa conception . Pour ce faire , étudions les principales variantes d’un variateur de courant continu.
Fonctionnement d’un contacteur statique Avant d’entrer dans les détails de cette étude , il est indispensable pour nous de donner des explications sur le mode de fonctionnement d’un contacteur statique ainsi que sur ses éléments constitutifs .
Montage série Ce montage comprend deux thyristors : thyristor principal Tp , et thyristor auxiliaire Ta, un condensateur C et la diode Dc en série avec l’inductance Lc . Ces éléments forment le contacteur statique (CS) . Une impulsion sur la gâchette du thyristor principal Tp enclenche le contacteur ; quant au thyristor auxiliaire Ta , une impulsion entraîne le déclenchement du contacteur. La diode Dc et l’induction Lc forment un dispositif apte à l’extinction du contacteur statique (CS).Pour l’étude de fonctionnement du variateur de courant continu en régime permanent, on fera les suppositions suivantes :
– L’inductance L de la charge à courant continu est infini : L= ∞ .
– La durée de commutation forcée est nulle ; tc=0 .
La première hypothèse implique que le courant de la charge est complètement lisse et donc constant en fonction du temps La deuxième hypothèse correspond à un contacteur idéal qui peut être déclenché immédiatement.
1 Chronogramme :La tension continue Ue à l’entrée est constante mais le courant ie est rectangulaire ; quant à la sortie, la tension Uch est rectangulaire et le courant Ich est constant .
2 Fonctionnement : Une impulsion d’allumage sur la gâchette du Tp enclenche le CS . La tension Uch à la sortie est égale à celle de l’entrée et le courant ie correspond au courant de charge ich . Dans ce cas , la diode Dr est bloqué . Si le CS est déclenché par une impulsion d’ allumage sur le Ta, le courant ie s’annule et le courant de charge ich se décharge alors à travers la diode Dr où id=ich. Le courant continu ich commute alternativement du CS à la diode D et vice versa. La durée d’enclenchement est te ; quant au déclenchement, c’est td avec te+td=tp qui est la période de commutation . Ici, UchxIch = Uex Ie. La puissance fournie à l’entrée du hacheur est identique à la puissance absorbée par la charge.
3 Montage parallèle
Allures tension et courant
Fonctionnement Durant te où le temps d’enclenchement, la charge est court – circuitée, donc Uch=0 et que la diode D est bloquée et évite un court – circuit à l’entrée ; et le courant Ich circule à travers la charge et le contacteur CS . Pendant la durée du déclenchement td, la tension d’entrée et la tension aux bornes de la charge sont égales, et le courant Ich traversant la diode D va récupérer l’énérgie vers l’alimentation. Ici, Uch * Ich = Ue * Ie La puissance d’entrée est égale à celle de la sortie . Par contre , c’est la charge qui va fournir l’énergie vers l’alimentation. Ce montage est souvent utilisé pour freiner un moteur à courant continu car ceci est un moyen de récupérer l’énergie en cas de freinage d’un engin de traction.

Onduleur triphasés composés de trois onduleurs monophasés

Généralités Puisque le montage en pont triphasé ne permet pas la variation rectangulaire de la tension; puisqu’il ne permet que la variation de la tension par pulsation . Cette méthode limite la fréquence fondamentale à des valeurs comprises entre 50 et 100 Hz environ . Pour avoir des fréquences supérieures , il faut faire appel à la variation rectangulaire. Donc, dans ce cas, il s’avère nécessaire de recourir à d’autres montages que le pont triphasé, comme le montage composé de trois onduleurs monophasés. Chaque onduleur consiste en un pont monophasé décrit auparavant. Les trois onduleurs sont reliés galvaniquement au niveau de la tension d’entrée Ue; il n’est pas possible de former un point neutre au côté triphasé. Et les trois phases de la charge triphasée doivent rester séparées, afin d’éviter un court-circuit entre plusieurs branches d’onduleur. Pour avoir la même propriété que celle des systèmes triphasés à point neutre relié, on doit réaliser un couplage inductif entre les trois phases à l’aide d’une bobine d’induction S possédant trois enroulements.

Anti-chevauchement

Le chronogramme de l’Anti-chevauchement est schématisé comme suit : Pour T1 , T’1 : Il en est de même pour T2 , T’2 et pour T3 , T’3ier anti chevauchement de T1, T’1 a comme durée ∆t1=80µs ; tandis que le deuxième∆t2 a pour valeur ∆t2 = 116µs.

CONCLUSION

En bref, l’onduleur triphasé que nous avons étalés tout au long de ce thème peut être divisé en trois catégories, à savoir son fonctionnement, les études axées principalement sur ses différents montages et les réalisations de son circuit de commande. En effet, le choix est simple pour un équipement de puissance, que ce soit convertisseur ou alimentation. Les grandes puissances, les fortes tensions, les solutions rustiques appartenaient au thyristor. C’est pourquoi l’étude ait été axée sur l’onduleur en pont triphasé à transistors, car ils représentent la solution pour les équipements de puissances moyenne et petite. D’autre part, nous pouvons aussi conclure que la réalisation d’une partie de l’onduleur comme le circuit de commande requiert du concepteur la maîtrise de plusieurs domaines techniques ,entre autre l’Electrotechnique et l’Electronique de puissance. Ce qui est très bien l’objectif fondamentale la filière Génie Industriel dans le domaine de la formation des ingénieurs. En somme, il est préférable que les industries locales qui utilisent des moteurs électriques tels que les machines asynchrones ou les machines similaires, emploient les onduleurs triphasés à fréquence fixe ou variable pour les commander afin d’avoir un rendement optimal pour leur production.

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Table des matières

Introduction
PREMIERE PARTIE FONCTIONNEMENT D’UN ONDULEUR
1. Etude de fonctionnement d’un onduleur
1.1. Définition
1.2. Déduction du montage en pont
1.2.1. Fonctionnement d’un contacteur statique
1.2.2. Montage série
1.2.2.1. Chronogramme
1.2.2.2. Fonctionnement
1.2.3. Montage parallèle
1.2.3.1. Allures de tension et courant
1.2.3.2. Fonctionnement
DEUIEME PARTIE ETUDE DE L’ONDULEUR TRIPHASE
2. Onduleurs triphasés
2.1. Généralités
2.1.1. Schéma du montage
2.1.2. Composition du système de tension triphasée
2.1.3. Variation à pulsation de la tension
2.2. Onduleurs triphasés composés de trois onduleur monophasés
2.2.1. Généralités
2.2.2. Composition du système de tension triphasée
2.2.3. Variation rectangulaire de la tension
2.3. Onduleurs triphasés en montage en série
2.3.1. Généralités
2.3.2. Composition du système triphasé de tension
2.3.3. Variation rectangulaire de la tension
2.3.4. Spectre des harmoniques
3. Etude de l’onduleur en pont triphasé à transistors
3.1. Etude de l’onduleur
3.2. Schéma de principe de l’onduleur
3.2.1. Détermination des valeurs efficaces
3.2.2. Fonctionnement de l’onduleur durant une période
3.2.3. Valeurs moyennes
4. Onduleur en pont triphasé à transistors
4.1. Schéma du montage
4.2. Explication sur la présence des diodes pour
le montage en pont triphasé à transistors
4.3. Séquence de fonctionnement des transistors et diodes
4.4. Valeurs moyennes
4.5. Puissance active fournie par la source
4.6. Chronogramme de commande
4.6.1. Dessin des chronogrammes de commandes
4.6.2. Equation de commande
4.6.3. Simplification par la méthode de KARNAUGH
4.6.4. Schéma bloc du logigramme de commande
TROISIEME PARTIE REALISATIONS D’UN CIRCUIT DE COMMANDE
5. Circuit de commande
5.1. Rappel sur les tensions de l’onduleur à transistors triphasés
5.2. Conception du schéma bloc général
5.3. Conception de chaque partie de la commande
5.3.1. Commande à 120°
5.3.1.1 Oscillateur
5.3.1.2 Le compteur
5.3.1.3 Obtention des signaux de commande
5.3.1.4 Circuit d’anti-chevauchement
5.3.1.5 Logigramme de T’1, T’2, T’3 de la commande à 120°
5.3.2. Commande à 180°
5.3.2.1 Obtention des signaux de commande à 180°
5.3.2.2 Circuit d’anti-chevauchement
5.3.2.3 Logigramme de T’1, T’2, T’3 de la commande à 180°
5.4 Essais
CONCLUSION
ANNEXES
BIBLIOGRAPHIE