E_2_hs_co_eleve

Chapitre B.3.2 Conversion continu-continu : hacheur série
Bernaud J 1/6
C'est un convertisseur continu-continu, qui permet d'alimenter une charge sous tension
réglable à partir d'une tension continue constante.
Son rendement est généralement bon.
Symbole du convertisseur:
1°) Synthèse
1.1) Cahier des charges
Disposant d'un générateur de tension fixe V1, on désire alimenter un moteur à
courant continu à flux constant, de façon à faire varier sa vitesse.
Un moyen simple consiste à alimenter le moteur de manière cyclique avec un
interrupteur K1.
i1
i2
V1=cste
v2
E
K1
R
i2
t
t
t
n
v2
V1
E
( V1-E )/ R
K1 ouvert
K1 fermé
Il y a quelques problèmes:
- le courant i2 est discontinu, or Tem = K  i2donc cela entraîne des vibrations
et donc des contraintes de fatigue pour la mécanique.
- l'induit du moteur présente une inductance non négligeable, lorsqu'il y a des
variations brusques de courant. Cela provoque des surtensions aux bornes de K1 à chaque
ouverture le conduisant à sa destruction.
Pour résoudre ces problèmes, on ajoute une inductance de lissage pour réduire les
ondulations du courant et un second interrupteur K2, pour assurer la continuité du courant i2
dans la charge inductive ( et éviter ainsi les surtensions à l'ouverture de K1).

Chapitre B.3.2 Conversion continu-continu : hacheur série
Bernaud J 2/6
Remarque : K1 et K2 ne peuvent
être ouvert en même temps sous
peine de créer une surtension aux
bornes de L et ils ne peuvent être
fermé en même temps sous peine
de court-circuiter la source V1.
Donc K1 = .
On a donc affaire à un
convertisseur direct avec une source tension, une charge courant et une cellule de
commutation.
1.2) Etablissement de la nature des interrupteurs avec hypothèse de la
conduction ininterrompue
Donc à chaque instant i2(t) > 0.
i2
vK1
V1
iK1
i2
v2 = vK2
V1
iK2
-i2
t
t
t
t
t
T
T
iK1
vK1
iK2
vK2
V1
vK2
vK1
iK1
iK2
v2
i2
E
L
V1
v2
i2
M
L

Chapitre B.3.2 Conversion continu-continu : hacheur série
Bernaud J 3/6
Le symbole de l'interrupteur électronique unidirectionnel commandable à l'ouverture et à la
fermeture est le suivant:
2°) Grandeurs caractéristiques
2.1) Rapport cyclique
Soit t1 = T, on appelle alors  = t1 / T , le rapport cyclique.
T = t fermeture + t ouverture  est compris entre 0 et 1.
2.2) Valeur moyenne de la tension v2
v2
L'hacheur série est un abaisseur de tension continue dans la mesure où est au
plus égal à 1.
La relation trouvée est vraie quelle que soit la charge.
On mesure la valeur moyenne à l'aide d'un voltmètre numérique en position DC.
2.3) Valeur efficace de la tension v2
effV2
On mesure la valeur efficace à l'aide d'un voltmètre numérique de type R.M.S en
position AC + DC.
3°) Etude du hacheur série en conduction ininterrompue
Bobine de lissage
(LB et RB ).
V1
v2
i2
LB
LM
RM
EM
RB

Chapitre B.3.2 Conversion continu-continu : hacheur série
Bernaud J 4/6
3.1) Modélisation de la charge
avec R = RM + RB et L = LM + LB
2v
3.2) Expression du courant i2
On fera les hypothèses suivantes la chute de tension aux bornes de R est
négligeable devant les deux autres et le courant i2 est imparfaitement lissé. Le schéma devient
donc le suivant:
3.2.1) pour
t T0,
H est fermé et D ouvert
on a vH = et iH =
vD = … = … et iD = .
L'inductance emmagasine
de l'énergie pendant cet
intervalle de temps. Phase
d’alimentation.
On a
2v
Résolvons cette équation
en intégrant par rapport à t, on obtient
Pour trouver la constante, il faut chercher une solution particulière. A t = 0, on
a i2 = I2min.
On trouve Cste =…..
L'expression de i2 est:
2i
v2
L
R
E
i2
V1
v2
i2
L
E
vD
iH
vH
iD
V1
v2
i2
L
E
vD
iH
vH
iD

Chapitre B.3.2 Conversion continu-continu : hacheur série
Bernaud J 5/6
3.2.2) pour
t T T ,
H est ouvert et D fermé
on a vD = et iD =
vH = et iH =
L'inductance restitue de
l'énergie pendant cet
intervalle de temps. La
source n'est plus reliée à la
charge, on est en phase de
roue libre.
On a
2v
Résolvons cette équation
en intégrant par rapport à t, on obtient
2i
.
Pour trouver la constante, il faut chercher une solution particulière. A t = T,
on a i2 = .
On trouve
L'expression de i2 est:
2i
.
3.2.3) Graphes des différentes grandeurs
Remarque:
V1
v2
i2
L
E
vD
iH
vH
iD
v2
i2
vH
iH
vD
iD
t
t
t
t
t
t
T
T
I2min
I2max
V1