2013TP-2eme ann(Onduleurs)
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École Nationale de l’Industrie Minérale Électronique de puissance Département d’Électromécanique 2015/2016 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Cycle d’ingénieurs 3ème année TP D’ELECTRONIQUE DE PUISSANCE Directives : Durée : 4 heures La calculatrice et le polycopie doivent être présentées au cours du TP Important: Le travail théorique doit être préparé préalablement chez-soi; Un retard plus de 15 minutes sera refusée ; Un rapport rédigé avec les réponses aux questions et signaux enregistré doit être rendu à la fin du TP. Convertisseurs DC-AC «Onduleurs» M. KCHIKACH 1 École Nationale de l’Industrie Minérale Électronique de puissance Département d’Électromécanique 2015/2016 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Contenue I. Buts des essais II. Structure d'essai III. Séries d'essais : 1. Onduleur de tension en pont monophasé 1.1 Onduleur monophasé à charge mixte (résistive inductive R-L ) M. KCHIKACH 2 École Nationale de l’Industrie Minérale Électronique de puissance Département d’Électromécanique 2015/2016 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- I. Buts des essais : 1. Apprendre à connaître le montage du convertisseur (onduleur); 2. Analyser les courbes de tension et de courant ; 3. Apprendre à connaître les propriétés d’un onduleur; 4. Evaluer la propriété de l’onduleur en termes de taux d’harmoniques. M. KCHIKACH 3 École Nationale de l’Industrie Minérale Électronique de puissance Département d’Électromécanique 2015/2016 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- II. Structure d'essai Connaissance d’instrumentation SO3636-1R Fig. 1 Banc d’essai avec système de codes des cartes Liste du matériel nécessaire pour le montage : Tableau 1.1 Unité 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 30 5 4 4 4 4 1 1 1 1 Désignation Cadre d’expérimentation (le support des cartes d’essai) Unité de commande univ., numérique Convertisseur à 6 IGBT Charge RCL Amplificateur de mesure diff. Bloc d’alimentation ce. Transfo – séparateur triphasé Appareil de mesure Analogique/numérique Unité de commande à clavier Masques pour convertisseur à 6 IGBT Connecteurs de sécurité 19/4 blancs Connecteurs de sécurité 19/4 avec prise de réglage Câbles de mesure de sécurité 4 mm, 25 cm blanc Câbles de mesure de sécurité 4 mm, 50 cm blanc Câbles de mesure de sécurité 4mm, 100 cm, bleu Câbles de mesure de sécurité 4mm, 100 cm, rouge Cadre d’expérimentation à deux niveaux 1460x740 Alimentation CC ±15V/6A Logiciel AC-PWM Logiciel Fourier M. KCHIKACH 4 N°id. ST7003-1S SO3636-1A SO3636-1R SO3636-2A SO3636-2V SO3538-8D SO3636-2G SO5127-1Z LM8921 SO3636-1S SO5126-9X SO126-9Z SO5126-8F SO5126-8Q SO5126-9A SO5126-8U ST7003-1S SO3538-8A SO6006-1P École Nationale de l’Industrie Minérale Électronique de puissance Département d’Électromécanique 2015/2016 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- III. Séries d'essais : 1. Onduleur à pont complet 1.1 Travail demandé : Enregistrement des courbes de tension et de courant de sortie du convertisseur à charge mixte ; Enregistrement des courbes caractéristiques de commande ; Examen des composants continus et alternatifs du courant, et de la tension; Calcul du taux de distorsion d’harmoniques et analyses des courbes de courant et de tension. 1.2 But de l'essai : Apprendre à connaître le principe de fonctionnement du convertisseur; Apprendre que la valeur moyenne de tension peut être réglée en continu dans deux directions ; Constater qu'une bobine entraîne un lissage du courant. 1.3.1 Manipulation du matériel: Réaliser le montage illustré dans la figure.1. Mettez le convertisseur sous une charge de R = 810 et de L=1,2H. Attention ! N’activer le transformateur–séparateur qu’après la vérification du professeur. Activez le transformateur séparateur ; Connectez l'unité de commande universelle sur RS 232 1.3.2 Manipulation du Logiciel: Une fois que la connexion du montage.1 est complétée le « Logiciel AC-PWM » peut être activé. La fenêtre ci-dessous s'affiche alors. En plus des éléments familiers d'autres applications du Windows (barre de titre, barre de menus, etc.) s'affiche également : Une barre d'outils, qui permet d'accéder rapidement aux commandes fréquemment utilisées avec une boîte permettant de faire varier l'amplitude. La zone de travail, en montrant la représentation temporelle des signaux à gauche de la fenêtre (le signal supérieur est celui de la tension de sortie, le signal inférieur est celui du courant). le schéma du circuit illustré à droite et celui du montage de l’onduleur à pont complet (avec les IGBT’s commutés) avec la circulation du courant actuel. Une barre d'indication qui montre les paramètres de charge (impédance de charge) et les variables calculées à partir des signaux visualisés (V, I, ..). Après avoir démarré le programme AC-PWM, la charge résistive est activée, et comme on le voit à partir des courbes de tension et de courant ; la forme de courant sinusoïdale recherchée n’est obtenue. Pour ce faire, il faut insérer une inductance dans la charge en M. KCHIKACH 5 École Nationale de l’Industrie Minérale Électronique de puissance Département d’Électromécanique 2015/2016 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- série avec la résistance. Il existe trois types de charge disponible, sélectionnés avec le bouton : Z1, Z2, Z3, dans la barre de menu. Les valeurs pour chaque résistance et inductance, peut être définie dans la boîte de dialogue «Preset». Pour ce faire, sélectionnez la commande paramètres prédéfinis dans le menu « réglages » et sélectionnez ensuite l’onglet «charge». Les valeurs choisies sont assignés à la charge de RLC. Si différentes charges se sont choisis ou autre valeurs à essayer, leur valeurs peuvent être indiquées ici. Note : Si un oscilloscope a été connecté, la théorie et la pratique peuvent être comparées ; les courbes sur l'oscilloscope devraient être les mêmes que celles affichées sur l'écran du moniteur: Pour l’utilisation du deuxième type de charge Z2. La forme d'onde réelle doit être étroitement proche de celle d'une sinusoïde. L'état de la circulation du courant dans les circuits de commutation de l'IGBT est indiqué par une ligne verticale épaisse sur la partie de visualisation des signaux temporels. Cette ligne peut être déplacée avec les touches du curseur (gauche et droite), au besoin, variant ainsi le point de commutation de l'IGBT avec l'état du flux de courant qui est indiqué par une couleur rouge à droite de la fenêtre. Pour une meilleure comparaison, on peut indiquer les valeurs calculées. On doubleclique sur le graphique et une boîte de dialogue « Properties » apparait, et on choisit l'option « Show fundamental oscillation of current ». Dans la fenêtre de visualisation des signaux le schéma du montage est caché afin d’élargir la fenêtre de visualisation des signaux, pour se faire il faut positionnez le pointeur de la souris sur la séparation de la ligne entre les deux fenêtres, appuyez sur le bouton gauche et maintenir la appuyé tout en faisant glisser la ligne de séparation vers le bord de droite de l'écran. En outre, il peut être démontré que: En augmentant les impulsions PWM, la fréquence est réduite (utilisez les boutons de la barre de menu). Sélectionnez un autre type de charge qui se rapproche de celle du moteur (par exemple R = 10Ω, L = 1 H) et on peut alors voir comment, par la réduction de la moitié de la fréquence, le courant est presque doublé. Cela entraîne la nécessité de visualisation d'une courbe caractéristique U/f. En limitant le rapport de l'impulsion maximale /l'intervalle, l'amplitude de la tension et du courant, peut être réduite. (Utilisez les boutons de réglage de xxxxx dans la barre du menu). La fréquence de la forme de l'onde, influence le courant (modifier les paramètres dans l'onglet « Réglages » dans le menu Réglage / Presets...) Travaillez avec les plages de mesure préréglées suivantes : M. KCHIKACH 6 École Nationale de l’Industrie Minérale Électronique de puissance Département d’Électromécanique 2015/2016 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Tension de sortie (A) Courant de sortie (D) Shunt 1 Shunt 2 400 V 2,5 V 8,0 Ohm 1,5 Ohm Câblage.1: Analyse de la conduction de courant des vannes à charge ohmique-inductive: tension de sortie, courant de sortie, La valeur moyenne du courant de sortie. M. KCHIKACH 7 École Nationale de l’Industrie Minérale Électronique de puissance Département d’Électromécanique 2015/2016 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Montage.1 Fig. 1 Onduleur monophasé à charge résistive inductive ‘RL’ Note : La déviation (déformation) de la forme d'onde du courant d'une forme sinusoïdale, suggère une forte proportion d'harmoniques. Visualiser les signaux de courant et de tension en utilisant le logiciel «AC-PWM»; Dans le menu « Réglage », sectionner les « valeurs par défaut ». une fenêtre de dialogue à trois pages apparaît comme ci-dessous : Sélectionner les options suivantes : M. KCHIKACH 8 École Nationale de l’Industrie Minérale Électronique de puissance Département d’Électromécanique 2015/2016 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Le rapport cyclique (est variable 50% par exemple) La fréquence du commutation du transistor 112Hz Mode à un quadrant (un seul transistor) De même pour le choix de la charge, cliquer sur la commande « Circuit de charge » et sectionner le type de la charge utilisée dans le montage comme illustré ci-dessous: M. KCHIKACH 9
