modulation d`énergie en continu

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CONSTRUCTION ELECTRIQUE
MODULATION D'ÉNERGIE EN CONTINU
I. Variation de vitesse ................................................................................................................... 1
II. Redressement commandé ........................................................................................................ 1
A. Pont mixte ......................................................................................................................................................... 2
B. Pont complet..................................................................................................................................................... 2
C. Double pont complet ........................................................................................................................................ 3
III. Hacheurs .................................................................................................................................. 3
A. Hacheur série (Scoot’élec) .............................................................................................................................. 4
B. Hacheur réversible ........................................................................................................................................... 4
C. Pont en H (Pilote automatique) ........................................................................................................................ 5
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I. Variation de vitesse
Pour un moteur à courant continu et à excitation séparée nous savons que la vitesse sera
liée à la tension d'alimentation de l'induit et au courant d'excitation donc Ω proportionnel à
U et inversement proportionnel à Ø.
II. Redressement commandé
Les redresseurs commandés sont des convertisseurs statiques d’énergie qui
permettent d’obtenir une tension continue réglable à partir d’une tension alternative
fixe.
Ils s'intercalent entre le réseau alternatif et un récepteur de courant continu : moteur,
accumulateur en charge. Ils peuvent être unidirectionnels ou réversibles.
Un redresseur commandé est réalisé en substituant des thyristors aux diodes d'un
montage redresseur.
L'action sur la durée de conduction des thyristors permet la variation de la tension
moyenne redressée.
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A. Pont mixte
II délivre une tension de sortie toujours de même signe. Il permet donc uniquement le
fonctionnement en redresseur dans le quadrant .
Quand la charge est une machine à courant continu l’inversion du sens de rotation ne peut
se faire qu’en intercalant des contacteurs dans l’alimentation de l’induit ou en inversant le
courant d’excitation.
Ce type de variateur est non réversible.
Ce modèle de redresseur commandé est le plus simple et le plus robuste.
√
̅
(
) pour
(V valeur efficace de la tension d’alimentation)
D.R.L. : Diode de Roue Libre
B. Pont complet
Un tel pont est apte à transmettre l'énergie dans les deux sens. Il permet la récupération
d'énergie. Il fonctionne dans les quadrants  et .
Dans le cas d'un courant ininterrompu (charge inductive), on démontre que pour
⁄ :
√

en monophasé : ̅

en triphasé (redressement double alternance) : ̅
√
Si > /2, ̅
s'inverse ainsi que le sens de transfert de la puissance. Le pont
fonctionne alors en un onduleur qui transmet l’énergie de la source continue (génératrice,
batteries, …) au réseau alternatif. Cet onduleur ne fonctionne que s’il est raccordé à un
réseau qui impose sa valeur efficace et sa fréquence. C’est un onduleur assisté.
L’inversion du sens de rotation d’une machine à courant continu s’obtient de la même
manière qu’avec le pont mixte.
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C. Double pont complet
Les deux ponts complets sont reliés tête-bêche. Ce montage permet :
 d'obtenir un fonctionnement couple-vitesse dans les quatre quadrants (réversibilité
du transfert d’énergie, inversion du sens de marche) ;
 de contrôler la décélération ;
 des inversions de couple très rapides.
III. Hacheurs
Les hacheurs sont des convertisseurs statiques d'énergie qui permettent d'obtenir
une tension continue réglable à partir d'une tension continue constante.
Le hacheur est un commutateur électronique à fonctionnement périodique. Comme
indiqué à la figure ci-dessous il s'intercale entre
 un générateur de courant continu : batterie, alimentation stabilisée, redresseur, ...
 un récepteur de courant continu : moteur, accumulateur en charge, ...
À la sortie de ce convertisseur, la charge est soumise périodiquement (figure ci-dessous) :
 à une tension constante pendant une durée t0,
 à une tension nulle pendant le reste de la période, soit T - t0.
La tension moyenne Vmoy appliquée à la charge dépend :
 de la f.e.m. E du générateur d'alimentation,
 du rapport cyclique  :
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Les hacheurs travaillent généralement dans les hautes fréquences de façon à ce que la
charge ne voit que la valeur moyenne du signal.
Une machine à courant continu (MCC) se comporte comme un filtre passe bas ce qui
permet de « lisser » le courant.
A. Hacheur série (Scoot’élec)
Le hacheur série (ou hacheur dévolteur) permet de faire varier uniquement dans un
sens la vitesse d'un moteur à courant continu (voir description au paragraphe B). Ce
hacheur ne fonctionne que dans le quadrant  (un seul sens de rotation et pas de
freinage).
Un hacheur série est composé :
 d’un interrupteur électronique H commandé périodiquement et unidirectionnel en
courant:
o transistor. (bipolaire: basses fréquences ; MOS: hautes fréquences)
o thyristor. (muni d'un circuit d'allumage et de blocage, forte puissance)

d’une diode de roue libre D, en parallèle avec la charge qui évite les surtensions
aux bornes de l'interrupteur lorsque celui-ci s'ouvre et permet la continuité du
courant dans le circuit inductif.
B. Hacheur réversible
Le hacheur parallèle (ou hacheur dévolteur) est réversible en courant. Il permet de faire
fonctionner la machine en moteur ou en génératrice (récupération d'énergie par le réseau:
phase de freinage) mais sans inversion de tension.
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En associant un hacheur série avec un hacheur parallèle on obtient un hacheur réversible
permettant la variation de vitesse du moteur ou le freinage à récupération d’énergie.
DRL1
H1
DRL2
H2
C. Pont en H (Pilote automatique)
Le pont en H fonctionne dans les quatre quadrants (il est réversible en tension et en
courant) ce qui permet de réaliser 3 fonctions :
 Inverser le sens de rotation du moteur en inversant la tension à ses bornes.
 Faire varier la vitesse du moteur en modulant la tension à ses bornes.
 Permettre la récupération d’énergie pendant les phases de freinage.
D1
D2
MOTEUR CC
D3
D4
In1 et In2 : commandes du pont
0V
Fonctionnement en moteur : (description pour un sens de marche)
 Q1 et Q4 conduisent : moteur
 Ouverture de Q4  Q1 et D2 (diode de roue libre)
Fonctionnement en freinage :
 Q3 et D4
 Ouverture de T3  D1 et D4
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