CHV : REDRESSEMENT TRIPHASE COMMANDE 1. Introduction Les montages réalisant le redressement triphasé commandé sont les montages P3 et PD3 intégrant des interrupteurs commandables, des thyristors. Ils sont amorcés avec un retard angulaire α par rapport à la conduction naturelle (cas des diodes). 2. Montage P3 2-1 Schéma de principe vT1 v1 iT1 v2 T1 v 1 V 2 sin t iC 2 3 4 v 3 V 2 sin t 3 v 2 V 2 sin t T2 v3 uC T3 Fig.1 Schéma de principe 2-2 Fonctionnement Le courant de charge iC est supposé constant et égal à sa valeur moyenne I 0 (charge suffisamment inductive). θ Thyristor passant uC vT1 vT2 vT3 iC iT1 iT2 iT3 CHAP V ELN DE PUISSANCE 0 T3 v3 u13 u23 0 I0 0 0 I0 T1 v1 0 u21 u31 I0 I0 0 0 T2 v2 u12 0 u32 I0 0 I0 0 T3 v3 u13 u23 0 I0 0 0 I0 Page 1 2-3 Graphes u12 u32 u13 v1 uC u 21 u23 u31 v2 u12 u32 u13 u23 v1 v3 vT1 t0 T1 T2 T3 6 5 + 6 t+1 3 + 2 t2 t3 13 + 6 2 T iT1 I0 0 6 5 + 6 + 𝝅 13 + 6 Remarque : Chaque thyristor conduit pendant un tiers de période ( 𝛉 . L'indice de commutation est donc 3. 2-4 Grandeurs caractéristiques Valeur moyenne de uC Sur une période T du réseau, la tension uC est constitué de 3 calottes de sinusoïdes : l'indice de pulsation est 3. Sa période est . α moy vec u t dt α v dθ sinθ dθ α cos a cos b CHAP V ELN DE PUISSANCE cos α cos α α sin a b sin a b Page 2 Remarque : La valeur moyenne de uC, UCmoy dépend de l'angle α et les variations sont données par le graphe ciaprès : uC moy umoyDiode 0 2 umoyDiode o La puissance active (Pa = UCmoy .I0 > 0) est fournie par le redresseur à la charge. La charge absorbe donc de l’énergie et le montage fonctionne en tant que redresseurs à tension redressée variable en fonction du retard d’amorçage . o La tension redressée est négative, et la puissance active (Pa = UCmoy .I0 < 0) est négative. La charge n’est plus un récepteur mais un générateur. Le montage fonctionne en onduleur non autonome. Le montage ne peut fonctionner, dans ces conditions, que s’il est connecté, côté continu (charge), sur un dispositif susceptible de lui fournir de l’énergie, soit par exemple : génératrice courant continu, batterie d’accumulateurs... Valeur efficace de uC α u t dt α v dθ sin θ dθ α vec sin a sin b sin cos α sin cos α α sin a b cos a b Valeurs moyenne et efficace du courant dans un thyristor Les valeurs moyenne et efficace des courants dans les thyristors sont les mêmes que dans le cas du montage P3 avec les diodes. On a : CHAP V ELN DE PUISSANCE Page 3 I moy I moy I I I I I moy I dθ moy I I I I dθ Valeurs moyenne et efficace du courant au secondaire du transformateur Le courant dans un enroulement secondaire est identique au courant traversant le thyristor qui lui est connecté : I I moy I moy I moy I moy I moy I I I I I I 3. Montages PD3 On distingue les montages PD3 tout thyristor et mixte. 3-1 Montage tout thyristor 3-1-1 Schéma de principe iT1 vT1 T1 A T2 T3 iS1 u12 iS2 u23 u31 iS3 R VA / T1 v1 v2 iC / T2 v3 Neutre uC L E / T3 B VB Fig.2 Schéma de principe 3-1-2 Fonctionnement La charge est supposée suffisamment selfique de manière à considérer un courant iC de charge constant et assimilable à sa valeur moyenne I0. À tout instant, un thyristor du commutateur plus positif (T1 - T2 - T3) et un autre du commutateur plus négatif (T'1 - T'2 - T'3) conduisent. En outre, un thyristor d'un commutateur donné conduit jusqu'à ce que le prochain du même commutateur soit amorcé. CHAP V ELN DE PUISSANCE Page 4 0 θ Thyristors passants uC vT1 vT2 vT3 vT'1 vT'2 vT'3 iC iT1 iT2 T3 - T'2 u32 u13 u23 0 u21 0 u23 I0 0 0 T1 - T'2 u12 0 u21 u31 u21 0 u23 I0 I0 0 T1 - T'3 u13 0 u21 u31 u31 u32 0 I0 I0 0 T2 - T'3 u23 u12 0 u32 u31 u32 0 I0 0 I0 T2 - T'1 u21 u12 0 u32 0 u12 u13 I0 0 I0 T3 - T'1 u31 u13 u23 0 0 u12 u13 I0 0 0 T3 - T'2 u32 u13 u23 0 u21 0 u23 I0 0 0 iT3 iT'1 iT'2 iT'3 iS1 = iT1 - iT'1 iS2 = iT2 - iT'2 iS3 = iT3 - iT'3 I0 0 I0 0 0 -I0 I0 0 0 I0 0 I0 -I0 0 0 0 0 I0 I0 0 -I0 0 0 0 I0 0 I0 -I0 0 I0 0 0 -I0 I0 0 I0 I0 0 0 -I0 0 I0 I0 0 I0 0 0 -I0 I0 3-1-3 Graphes ( CHAP V ELN DE PUISSANCE Page 5 Remarque : Chaque thyristor conduit pendant un tiers de la période (l'indice de commutation de ce montage est q = 3) tandis que la tension redressée se compose de six arcs de sinusoïdes par période T (l'indice de pulsation est p = 6). 3-1-4 Grandeurs caractéristiques Valeur moyenne de uC L'indice de pulsation est 6. Sa période est . α u moy u t dt α u dθ sinθ sin θ α u dθ sin sin α sin α α m sin cosα m sin cosα cosα Remarque La puissance moyenne active reçue par la charge est P = ˂uCiC˃, soit : mI cosα α o La puissance transite du réseau à la charge et le fonctionnement est du type redresseur. α o La puissance transite de la charge vers le réseau. Le fonctionnement est du type onduleur assisté. Valeur efficace de uC α u u t dt u dθ sinθ sin θ α u sin α sin cos α dθ sin sin α sin α α m sin cos α sin cos α Donc sin cos α m sin cos α Valeurs moyenne et efficace du courant dans un thyristor L'indice de commutation est 3 : chaque thyristor conduit pendant un tiers de la période du réseau. CHAP V ELN DE PUISSANCE Page 6 On déduit alors les courants moyen et efficace : α I moy I I moy I moy I dθ moy α α I I I I I I dθ I α Valeurs moyenne et efficace du courant au secondaire du transformateur α I moy I moy I moy I i dθ moy is I dθ α is α I I I α I I dθ I dθ α I α 3-2 Montage mixte 3-2-1 Schéma de principe Fig.3 Schéma de principe CHAP V ELN DE PUISSANCE Page 7 3-2-2 Fonctionnement La charge est supposée suffisamment inductive de manière à considérer un courant iC de charge constant et assimilable à sa valeur moyenne I0. À tout instant, un thyristor du commutateur plus positif (T1 - T2 - T3) et une diode du commutateur plus négatif (D1 - D2 - D3) conduisent. En outre, le retard à l'amorçage α ne concerne que les thyristors. θ Interrupteurs passants uC vT1 vT2 vT3 vD1 vD2 vD3 iC iT1 iT2 iT3 iD1 iD2 iD3 iS1 = iT1 - iD1 iS2 = iT2 - iD2 iS3 = iT3 - iD3 0 𝝅 T3 - D2 T1 - D2 T1 - D3 T2 - D3 T2 - D1 T3 - D1 T3 - D2 u32 u13 u23 0 u21 0 u23 I0 0 0 u12 0 u21 u31 u21 0 u23 I0 I0 0 u13 0 u21 u31 u31 u32 0 I0 I0 0 u23 u12 0 u32 u31 u32 0 I0 0 I0 u21 u12 0 u32 0 u12 u13 I0 0 I0 u31 u13 u23 0 0 u12 u13 I0 0 0 u32 u13 u23 0 u21 0 u23 I0 0 0 I0 0 I0 0 0 -I0 I0 0 0 I0 0 I0 -I0 0 0 0 0 I0 I0 0 -I0 0 0 0 I0 0 I0 -I0 0 I0 0 0 -I0 I0 0 I0 I0 0 0 -I0 0 I0 I0 0 I0 0 0 -I0 I0 CHAP V ELN DE PUISSANCE Page 8 3-2-3 Graphes 3-2-4 Grandeurs caractéristiques Valeur moyenne de uC L'indice de pulsation est 3. Sa période est . α moy moy moy u u t dt α u dθ u dθ α u m sinθ sin θ u dθ α m dθ α sinθ sin θ dθ α m sin cos θ dθ m α sin cos θ dθ α m CHAP V ELN DE PUISSANCE sin cosα cosα m cosα Page 9 Remarque La puissance moyenne active reçue par la charge est P = ˂uCiC˃, soit : mI cosα La puissance demeure positive : le fonctionnement est du type redresseur. Valeur efficace de uC α u u t dt α u dθ u dθ α u u dθ α α sinθ sin θ dθ sinθ sin θ dθ α m sin cos θ m dθ α sin cos θ dθ α m sin cos θ m dθ α sin cos θ dθ α Donc cos α sin m cos α sin Valeurs moyenne et efficace du courant dans un redresseur L'indice de commutation est 3 : chaque thyristor et chaque thyristor conduisent pendant un tiers de la période du réseau. On déduit alors les courants moyen et efficace : α I moy I moy I moy I I dθ moy α α I I I I I I dθ I α CHAP V ELN DE PUISSANCE Page 10 I moy I moy I I I I moy I I I dθ moy I I I dθ Valeurs moyenne et efficace du courant au secondaire du transformateur I I moy moy I moy I I i dθ moy I is I I dθ I dθ is I I dθ I Puissances et facteur de puissance au secondaire du transformateur Le facteur de puissance cosΦsec est donné par la relation suivante : cosΦsec o o Donc m u i a q cosΦsec sec Isec a CHAP V ELN DE PUISSANCE I a cosα Is I mI cosα Page 11
