Variateurs électroniques de vitesse

Variateurs électroniques de
vitesse
Hiver 2010
 L’électronique de puissance à permis
le développement de composantes de
commutation rapides;
 Le développement des
microprocesseurs à permis d’avoir
accès à des capacités de calculs
complexes qui servent à générer les
séquences de commutations des
composants de l’électronique de
puissance.
Modes de fonctionnement
 Les variateurs de vitesses permettent
d’avoir accès à divers modes de
fonctionnement.
 Ces modes de fonctionnement sont
associés aux quadrants du plan
vitesse-couple.
Les 4 quadrants
Modes de fonctionnement à 1
quadrant
 1 quadrant moteur.
 Un seul sens de marche.
 Freinage par dissipation
de l’énergie cinétique
dans la charge ou via un
frein.
 Perceuse, pompe, ventilation, aspirateur,
…
Modes de fonctionnement à 1
quadrant
 1 quadrant générateur.
 Un seul sens de marche.
 Doit être entrainé par le
coté mécanique.
 Éolienne, alternateur d’automobile,
d’avion, de bateau, …
Modes de fonctionnement à 2
quadrants
 Quadrants I et III.
 Inversion du flux ou des
connections de l’induit
sur moteur à CC.
 Inversion mécanique.
 Passage par l’arrêt.
 Visseuse/dévisseuse, lève-vitre
électrique, réglage rétroviseur, …
Modes de fonctionnement à 2
quadrants
 Quadrants I et II.
 Utilise un convertisseur
réversible à deux
quadrants.
 Couple résistant peut
être non nul à l’arrêt.
 Engins de levage, …
Modes de fonctionnement à 2
quadrants
 Quadrants I et IV.
 Entraiment d’un véhicule
(transport
unidirectionnel):
 Accélération;
 Freinage électrique.
 Scooter électrique, laminoir, dérouleuse,
…
Modes de fonctionnement à 4
quadrants
 Solution la plus
performante et la plus
onéreuse.
 Changement de
quadrants n’importe où.
 Traction, robotique, …
Variateur électronique de vitesse
Redresseur
Circuit
intermédiaire
Circuit de contrôle
Onduleur
Moteur
Variateur électronique de vitesse
Redresseur
Circuit
intermédiaire
Onduleur
Circuit de contrôle
Technologies pour le redresseur
 Diodes
 Non contrôlable;
 1 seul quadrant.
 Thyristors
 Contrôlable;
 Plus d’un quadrant.
Moteur
Redresseur à diodes
 Tension moyenne de sortie est
environ 1.35 x la tension RMS en CA.
Redresseur à diodes
 Tension moyenne de sortie est
environ 1.35 x la tension RMS en CA.
 Exemple:
 Source triphasée:
 Tension phase-phase
100 V RMS.
Redresseur à thyristors
 Tension moyenne de sortie est
environ 1.35xcos(α) x la tension RMS.
Bilan
 Redresseur à diodes:
 Tension de sortie constante;
 Redresseur à Thyristors:
 Tension variable en fonction des angles
d’amorçage des gâchettes.
 6 signaux à générer !
Variateur électronique de vitesse
Redresseur
Technologies pour le
circuit intermédiaire
 Filtre L:
 Filtrage des composantes à haute
fréquence;
 Direction du signal réversible.
 Filtre LC:
 Filtrage des composantes à haute
fréquence.
Circuit
intermédiaire
Circuit de contrôle
Onduleur
Moteur
Variateur électronique de vitesse
Redresseur
Technologies pour le
circuit intermédiaire
 Hacheur:
 Génération d’une tension continue
variable.
 Découpage du signal d’entrée.
Circuit
intermédiaire
Circuit de contrôle
Onduleur
Moteur
Circuit L (bobine de filtrage)
 Courant de sortie fonction de la
tension d’entrée.
Circuit (filtre) LC
 Tension de sortie fonction de la
tension d’entrée.
Hacheur (chopper)
 Tension CC d’entrée constante,
découpée par un transistor pour
générer une tension CC variable.
Commande du hacheur
Vout
ton
 Vin
ton  toff
Bilan
 Tension (courant) filtrée et
d’amplitude inchangée.
 Tension hachée et filtrée et variable
en sortie.
Variateur électronique de vitesse
Circuit
intermédiaire
Redresseur
Circuit de contrôle
Technologies pour l’onduleur
 Hacheur:
 Génération d’une tension continue
variable.
 Découpage du signal d’entrée.
Onduleur
Moteur