Électronique de puissance

 

xxxxModule 7 : xxxx "Conversion DC - AC "
Chapitre 7.3

 

Onduleurs monophasés de courant
Choix : cliquez sur la flèche

Onduleur en pont

Onduleur parallèle

Onduleur à résonance

Exercice 1 :

On étudie le montage ci-dessous :

on donne :

è les composants de la source : E = 48 V et Ls = 100 mH

è la capacité du condensateur : C = 33 µF

Les thyristors sont commandés à la fréquence f = 400 Hz; Th1 est fermé avec Th2' de 0 à T/2 et Th1' avec Th2 de T/2 à T.

Leur temps de blocage est tq = 100 µs

On suppose le courant source parfaitement lissé . La charge est une résistance R = 15 W
1.1
Calculer l'intensité moyenne Is du courant source
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1.2

Donner les expressions de u, ich et j

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1.3
Tracer les graphes de ces grandeurs
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1.4
Le blocage des thyristors s'effectue-t-il correctement ?
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La charge étant inchangée, on abandonne l'hypothèse d'un courant source parfaitement lissé
1.5
Etablir l'équation donnant la tension u et donner la forme de sa solution
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1.6
Calculer les constantes d'intégration et en déduire l'ondulation du courant is. Que peut-on en déduire ?
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Exercice 2 : on étudie le montage ci-dessous :

on donne :

è la tension d'alimentation E = 12 V

è les composants de la charge : R = 20 W et L = 100 mH

è la capacité de commutation C = 330 µF

è le transformateur supposé parfait a n1 = 100 spires pour chaque enroulement primaire et n2 = 300 spires au secondaire

è la fréquence de la commande f = 50 Hz

On néglige l'ondulation du courant source is

2.1
Ecrire l'équation donnant le courant j(t) et la forme de sa solution
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2.2
En déduire les expressions de u(t) et i(t) en fonction de Is
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2.3

Les constantes d'intégration A et B de l'équation de i(t) sont de la forme en fonction A = a.Is et B = b.Is; calculer a et b

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2.4
Calculer la valeur de Is
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2.5
Tracer les graphes de u, i et j
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2.6
L'examen des graphes montre que l'on peut assimiler i(t) à une sinusoïde d'amplitude 3 A. En déduire la puissance active dans la charge
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2.7

Représenter l'intensité it1; cette forme d'onde induit-elle un danger pour le thyristor ?

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2.8

Que doit-on faire pour préserver les thyristors ? Comment se passe alors la commutation ?

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Exercice 3 : on étudie la structure à résonance ci-dessous

on donne :

è la tension d'alimentation E = 100 V

è les composants de la charge : R = 22W et L = 4 mH

è la fréquence de commande f = 1 kHz

3.1
Quelle est la valeur minimale de C qui permet le blocage correct des thyristors de temps de blocage tq = 50 µs ? On adoptera l'hypothèse du premier harmonique.
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On adopte C = 10 µF et on veut faire le calcul direct des grandeurs
3.2

Le courant source is étant supposé parfaitement lissé, établir l'équation donnant iL et la forme de sa solution

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3.3
En déduire l'expression de u(t)
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3.4
Exprimer les constantes d'intégration contenues dans l'équation de iL(t) en fonction des données et du courant Is
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3.5

Comment peut-on calculer Is ? Calculer le courant source.

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3.6
Tracer les graphes de u, i, iL, ir et iC
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On adopte l'hypothèse du premier harmonique
3.7
Cette hypothèse vous parait-elle raisonnable pour ir et iL ?
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3.8
Calculer la puissance fournie à la charge
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3.9
On veut que la charge consomme la puissance active P' = 1 kW . En déduire la valeur à donner à la fréquence de commande
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3.10

Cette fréquence permet-elle un fonctionnement correct ?

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