4 série : ALIMENTATIONS A DECOUPAGE ET A RESONANCE is Id

Département d’Electrotechnique.
Travaux dirigés d’Electronique de puissance
Par: MO. MAHMOUDI
4e série :
ALIMENTATIONS A DECOUPAGE ET A RESONANCE
Exercice 1 :
La figure ci-contre schématise le montage d’un
redresseur à facteur de puissance unitaire réalisé
par un hacheur H alimenté par un pont à diodes.
Le hacheur est commandé dans l’intervalle
[αTH , (1-α)TH] où TH représente la demie
période de la tension de la source
vs=Vmsin(2πt/T) et 0<α<1/2. Le courant de
charge Id est supposé parfaitement lissé.
IH
H
L
is
Id
iDRL
ud
DRL
vs
1) Tracer les ondes de iH, iDRL, ud et is sur une période T. Déterminer en fonction de α leurs valeurs
moyennes ainsi que la valeur efficace du courant de source is.
2) Déterminer en fonction de α la valeur efficace du fondamental du courant de source et exprimer le facteur
de puissance Fp du montage.
3) Tracer le facteur de puissance en fonction de la puissance absorbée. Représenter également sur le même
graphique le facteur de puissance Fp du montage en pont monophasé à thyristors. Que peut-on conclure.
Exercice 2 :
Considérons le montage de l’exercice 1 et appliquons au hacheur une commande à MLI donnée par la
figure ci-dessous, T étant la période de la tension de source sinusoidale.
1) Tracer les ondes de iH, iDRL et is sur une période T. Déterminer en fonction du rapport cyclique r les
valeurs moyennes de iH, iDRL ainsi que la valeur efficace du courant de source is.
2) Déterminer en fonction de r la valeur efficace du fondamental du courant de source et calculer le
facteur de puissance Fp du montage pour r=0.25 ; 0.5; 0.75.
1
r
t1
t2
T/2
T
Exercice 3 :
VT
ie
Soit l’alimentation à découpage de type Buck débitant dans
une résistance pure R de la figure ci-contre.
On commande le transistor Tp dans l’intervalle [0,αT] où T
est la période de découpage et α le rapport cyclique.
t
il
l,r
Tp
Es
D
Us
C
1) Tracer sur une période de hachage T les ondes de il , ie
iD
et iD.
2) Exprimer les valeurs moyennes de Us et il en fonction
de α.
3) Εn négligeant la résistance interne r de la bobine, déterminer l’ondulation maximale de la tension de sortie.
1
R
ie
Exercice 4 :
Soit le hacheur à stockage inductif de type Buck-Boost
débitant dans une résistance pure R de la figure ci-contre.
Le transistor Tp est commandé dans l’intervalle [0,αT] où
T est la période de découpage.
VTp
Tp
Es
iD
D
L,r
C
R
iL
us
1) Tracer sur la période T les ondes de iL , iD , ie et ic.
2) Exprimer les valeurs moyennes de us et iL en fonction de α. En déduire la valeur maximale de (Us)moy.
Calculer cette valeur pour r/R=0 et 0.02. Quelle valeur prendra la moyenne de iL ?
3) En négligeant la résistance interne r de la bobine, déterminer les ondulations maximales de us et iL dans le
cas où RC<<T.
Exercice 5 :
Soit l’alimentation à découpage de type Flyback à stockage
inductif débitant dans une résistance pure R de la figure
ci-contre.
Le transistor Tp est commandé dans l’intervalle [0,αT] où
T est la période de découpage.
VTp i1
i2
D
Tp
Es
v1
R
C
v2
us
Soient m le rapport de transformation, l1 et l2 les
inductances des enroulements primaire et secondaire, r1 et
r2 leurs résistances.
1) Tracer sur la période T les ondes de i1 , i2 , v1 , v2 et us.
2) Exprimer les valeurs moyennes de us , i1 et i2 en fonction de α. Déterminer la valeur maximale (Us)max.
3) Déterminer l’ondulation de us en fonction de α.
On donne : Es=220 ; r1=1 Ω ; r2=0.1 Ω ; m=0.1 ; C=100µF ; T=10 kHz ; R=10 Ω.
Exercice 6 :
Soit l’alimentation à découpage de type série en demi-pont
débitant dans une résistance pure R de la figure ci-contre.
On commande les transistors dans l’intervalle [0,αT] où T
est la période de hachage. On désigne par m le rapport de
transformation secondaire/primaire, r2 la résistance de
l’enroulement secondaire. La résistance primaire est
négligeable.
D3
T1
D2 i2
i1
v1
Es
D1
v2
il l , r
DRL
iDR
T2
1) Tracer sur la période de hachage T les ondes de v1, v2 ,
i1 , i2 il et iDRL.
2) Déterminer les valeurs moyennes de us et il en fonction de α.
3) Pour quelle valeur de α la démagnétisation du circuit magnétique du transformateur est complète à la
fin de chaque cycle ? Que prendront les valeurs moyennes de us et il ?
4) Déterminer les ondulations maximales de us et il.
On donne : Es=220 ; r2=1 Ω ; m=0.1 ; r=0.5 Ω ; C=10µF, T=10 kHz ; R=10 Ω.
2
us
C
R
Exercice 7 :
Soit l’alimentation à résonance réalisée par onduleur en pont avec circuit oscillant série-parallèle de la
figure ci-dessous.
On commande les transistors T1 , T2 dans l’intervalle [0,T/2] et T3, T4 dans l’intervalle [T/2,T] où T est la
période. On désigne par m le rapport de transformation secondaire/primaire.
1) En supposant que la tension uc sinusoïdale,
- Tracer sur la période T les ondes de vs , ip.
- Déterminer la valeur moyenne de Ud et la valeur efficace du fondamental du courant ip.
2) Monter que le circuit aval de la capacité C branchée à la sortie de l’onduleur est équivalent à une
résistance R qu’on demande d’exprimer en fonction du rapport Ud/Id.
Pour Ud/Id= 26, écrire l’équation différentielle donnant uc et i et tracer ces grandeurs pour T=1ms et
T=0.85 ms.
On donne : m=4 ; C=253µF, λ=100 µH.
T1
T4
ip
λ
is
i
Es
Id
Ld
Uc
C
T3
T2
3
vs
C
Ud