ONDULEUR TRIPHASE COMPOSE DE TROIS ONDULEURS MONOPHASES EN PONT

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ONDULEURS TRIPHASES

Onduleurs triphasés en montage en pont

Concernant l’onduleur en montage en pont triphasé, il se déduit du montage en pont monophasé par l’adjonction d’une troisième branche qui est identique aux deux branches du montage en pont monophasé qui sont étudiées auparavant.
On suppose que la charge est symétrique dans les trois phases La charge est connectée en étoile avec le point neutre non relié.

Composition du système de tension triphasé

Le système de tension triphasé fourni par un onduleur triphasé, à sa sortie, doit être symétrique. Pour ce faire, on doit décaler d’un tiers de période les commandes des trois branches. En ce qui concerne la tension de caque branche d’onduleur du pont triphasé à savoir u10 ou u20 ou bien u30 elle peut être +Ue ou 0 selon l’état de conduction, et doit être égale à Ue pendant la première demi-période et zéro pendant la deuxième.
Les tensions composées à la sortie du pont onduleur triphasé s’écrivent comme suit :
u12= u10 – u20
u23= u20 – u30 ( I )
u31= u30 – u10
u23 et u31 ont la même allure que celle de u12, mais elles sont décalées respectivement de T/3 et 2T/3 par rapport à u12.
On peut aussi adopter des relations entre les tensions simples de la charge triphasée et les tensions composées à la sortie du pont onduleur:
u12= u1 – u2
u23= u2 – u3 (II)
u21= u3 – u1
Et comme on a une charge montée en étoile avec point neutre non relié, alors, la somme des trois courants des phases est nulle. Et puisque, notre supposition a été basée sur le fait que la charge soit symétrique, la même relation est valable pour les tensions
simples de la charge triphasée. u1 + u2 + u3 = 0 ( III ).

Variation à pulsation de la tension

Cette méthode de pulsation est indispensable pour la variation de la tension d’un onduleur triphasé. Il faut veiller à ce que la commutation soit inversée à chaque demi-période afin que la valeur moyenne des tension des branches du pont onduleur triphasé u10, u20, u30 reste égale à U2e pendant une période fondamentale T. Sinon les tensions simples présenteraient une allure asymétrique. Dans cette méthode, la période de pulsation doit être inférieure à la période fondamentale T.
La variation rectangulaire de la tension n’est pas applicable dans le cas d’un pont triphasé car cette méthode exige la diminution de te où la tension de chaque branche est égale à Ue, cela pourrait entraîner l’apparition des harmoniques paires dans le système triphasé qui causerait ensuite l’asymétrie au niveau de la tension de branche.

Onduleur triphasé composé de trois onduleurs monophasés en pont

Puisque le montage en pont triphasé ne permet pas la variation rectangulaire de la tension, pourtant, c’est la méthode la plus utilisée pour avoir une fréquence élevée de la fondamentale. Donc, dans le cas où on a besoin une fréquence fondamentale élevée, il faut recourir à d’autres montages tels que le montage composé de trois onduleurs monophasé en pont, le montage d’onduleur triphasé en série. Mais examinons, tout d’abord, le cas du montage composé de trois onduleurs monophasés en pont. Les trois onduleurs sont reliés galvaniquement au niveau de la tension d’entrée Ue. Les trois phases de la charge triphasées doivent rester séparées, afin d’éviter un court-circuit entre plusieurs branches d’onduleur.
Pour avoir la même propriété que celle des système triphasés à point neutre relié, on doit réaliser un couplage inductif entre les trois phases à l’aide d’une bobine d’induction possédant trois enroulements.

Composition du système de tension triphasé

On néglige le courant magnétisant dans la bobine d’induction S. Les trois enroulements constituant la bobine doivent avoir le même nombre de spires, cette condition se traduit pour les courants i1, i2, i3 par : i1 + i2 + i3 =0
Et suppose que la charge triphasée est symétrique, d’où : u1 + u2 + u3 =0 Puisqu’il est induit dans chaque enroulement de la bobine d’induction S la même tension u0 selon ddtφ où Φ est le flux de la bobine d’induction :

Variation rectangulaire de la tension

Cette méthode est applicable pour le montage d’onduleur composés de trois onduleurs monophasés en pont présentant respectivement des tensions rectangulaires u1’, u2’, u3’ à leurs bornes de sortie. Malgré la courte durée d’enclenchement te imposée à la tension de sortie des onduleurs monophasés, on constate que les harmoniques restent toujours moins prononcées dans la tension u1 aux bornes d’une phase de la charge grâce au couplage par la bobine d’induction S.
Et comme la tension de chaque onduleur monophasé peut être variée à l’aide de la méthode de pulsation. Pour des entraînements à fréquence élevée, avec une large gamme de variation de cette dernière et par conséquent de la tension, on a souvent recours à une combinaison de la méthode rectangulaire.

Onduleurs triphasés en montage en série

On peut aussi faire varier la tension d’une façon rectangulaire, en mettant en série deux montages en pont triphasé. La mise en série du côté triphasé s’effectue à l’aide de deux transformateurs, pour permettre à une séparation galvanique car la liaison galvanique des deux onduleurs triphasés se fait au niveau de la tension d’entrée Ue.

Composition du système de tension triphasé

Les tensions simples u1 », u2 », u3 » et u1′, u2′, u3′ aux primaires de deux transformateurs possédant l’allure des tensions simples qu’on aurait aux bornes d’une charge triphasée alimentée par un onduleur en pont triphasé.
On suppose que le rapport de transformation des deux transformateurs est égal à 1, alors les tensions simples aux bornes de la charge s’écrivent comme suit
u1 = u1′ + u1 »
u2 = u2′ + u2 »
u3 = u3′ + u3 »

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Table des matières

INTRODUCTION
I LES ONDULEURS MONOPHASES
I.1 DEFINITION
I.2 DESCRIPTION DES ONDULEURS MONOPHASES
I.2.1 Onduleur à deux interrupteurs séries
I.2.2 Onduleur à deux interrupteurs parallèles
I.2.3 Onduleur monophasé en pont
II ONDULEURS TRIPHASES
II.1 ONDULEURS TRIPHASES EN MONTAGE EN PONT
II.1.1 Composition du système de tension triphasé
II.2 ONDULEUR TRIPHASE COMPOSE DE TROIS ONDULEURS MONOPHASES EN PONT
II.2.1 Composition du système de tension triphasé
II.3 ONDULEURS TRIPHASES EN MONTAGE EN SERIE
II.3.1 Composition du système de tension triphasé
III ETUDES DE L’ONDULEUR EN PONT TRIPHASE A TRANSISTORS
III.1 ETUDE DE L’ONDULEUR
III.2 SCHEMA DE PRINCIPE DE L’ONDULEUR TRIPHASE
III.2.1 Détermination des valeurs efficaces de u10 et u12
III.2.2 . Détermination des valeurs moyennes de u10 et u20
III.3 ETUDE DE L’ALIMENTATION DE LA CHARGE
III.3.1 Etude en régime non sinusoïdal
III.3.2 Etude en régime sinusoïdal
III.4 ONDULEUR EN PONT TRIPHASE A TRANSISTORS
III.4.1 Explications sur la séquence des diodes pour le montage en pont triphasé à transistors
III.4.2 Séquences de fonctionnement des transistors et des diodes
IV OPTO-COUPLEURS
IV.1 DEFINITION
IV.2 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D’UN OPTO-COUPLEUR
V ETUDE DES TRANSISTORS DE PUISSANCE EN COMMUTATION
V.1 LES TRANSISTORS BIPOLAIRES
V.1.1 Transistors bipolaires en régime de commutation
V.1.2 Réseaux d’aide à la commutation
V.2 LES TRANSISTORS DE PUISSANCE A EFFET DE CHAMP MOSFET
V.2.1 Les transistors MOSFET en commutation
VI REALISATION D’UN ONDULEUR MONOPHASE
VI.1 SCHEMA BLOC
VI.2 EXPLICATION
VI.3 ESSAIS ET MESURES