GEL 23a_Session 1_2013-2014

L2 SPI
Examen GEL23a - Electronique de puissance
Janvier 2014
Barème approximatif — les applications numériques ont beaucoup de poids dans l’évaluation
I
Alimentation sans interruption (14 pts)
I.2)
"Une alimentation sans interruption (ASI), alimentation statique sans coupure
(ASSC) (en anglais Uninterruptible power supply ou UPS) ou, du nom d’un de ses
composants, onduleur, est un dispositif de l’électronique de puissance qui permet de
fournir à un système électrique ou électronique une alimentation électrique stable et
dépourvue de coupure ou de micro-coupure, quoi qu’il se produise sur le réseau électrique" (source Wikipedia).
Il existe différentes topologies d’ASI, nous nous intéresserons à la topologie suivante :
by-pass
sortie
redresseur/
chargeur
onduleur
Onduleur
L’onduleur est constitué d’un pont en H à transistors MOS avec diode antiparallèle commandés en MLI intersective. La tension du bus continu est notée
VBU S .
a) Dessiner la structure de puissance de l’onduleur.
Les signaux de commande des interrupteurs sont obtenus par MLI intersective.
Les transistors de chaque bras sont commandés de manière complémentaire et
les bras sont en opposition.
b) Dessiner un circuit électronique simple qui permet de générer le signal MLI
VM LI (t ) à partir d’une porteuse triangulaire VT R I (t ) et un signal sinusoïdal de
référence VRE F (t ).
c) Compléter le document réponse ( en fin de document ) en dessinant VM LI (t )
ainsi que VS (t ) qui est le signal de sortie de l’onduleur.
On notera < x(t ) >|Td la valeur moyenne du signal x(t ) calculé sur une période
de découpage Td .
d) Quel signal impose la valeur de Td ?
entrée
e) Quel est le lien entre < VM LI (t ) >|Td et < VS (t ) >|Td ?
f) Quelle doit être la valeur de VRE F (t ) pour que < VS (t ) >|Td soit le plus grand possible ?
mode normal
mode autonomie
batterie
I.1)
g) Quelle est la valeur maximale V̂E DF de la tension du réseau EDF que doit être
capable de générer l’onduleur ?
Questions préliminaires
h) Pour cette valeur de VRE F (t ) (question f)), quelle est la valeur minimale de VBU S
qui permet d’avoir < VS (t ) >|Td ≥ V̂E DF ?
En cas de coupure réseau, l’onduleur doit être capable de fournir 500 W pendant 2 heures. La batterie doit se recharger complètement en 5 heures. On suppoUn filtre L/C est ajouté en sortie du montage afin d’améliorer la qualité des sisera que les convertisseurs et la batterie sont parfaits.
gnaux délivrés.
a) Quelle est l’énergie stockée dans la batterie ?
i) Compléter le dessin de l’onduleur en y ajoutant le filtre.
b) Quelle est la puissance du convertisseur AC/DC ?
j) Comment choisir la fréquence de coupure du filtre ?
Feuille A4 manuscrite R/V autorisée – Calculatrice autorisée
Durée : 2 h
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I.3)
Examen GEL23a - Electronique de puissance
Janvier 2014
Conversion AC/DC
Le convertisseur AC/DC est constitué d’un redresseur à capacité en tête suivi
d’un hacheur parallèle. La tension délivrée par le hacheur parallèle vaut VBU S =
350[V ]. On supposera les convertisseurs parfaits et la conduction du hacheur continue.
a) Dessiner le schéma électrique du redresseur et du hacheur.
b) Rappeler, sans démonstration, le lien entre tension d’entrée V A et tension de
sortie VBU S d’un hacheur parallèle de rapport cyclique α.
c) Quel est le rapport cyclique sachant que V A = 300[V ] ?
II
Questions diverses (6 pts)
a) Le fabricant Linear Technology propose de nombreuses solutions pour les
convertisseurs. Le circuit LTC3863 réalise la commande d’un convertisseur
DC/DC permettant de délivrer du (-)12V à partir d’une tension d’entrée positive b) Dans le montage ci-dessous, le transistor fonctionne avec un rapport cyclique
entre (+) 4,5 et (+)16 V. Le convertisseur est constitué, pour la partie puissance :
de 60 %. Le courant dans l’inductance est quasiment constant et vaut 10 A. Le
– de la source connectée entre Vin et PGND
transistor présente une résistance à l’état passant R DSon = 0, 2Ω. La résistance
– du transistor Q1
thermique (avec dissipateur) vaut R T H = 8˚/W . La température ambiante est de
– de l’inductance L1
25°C. La fréquence de découpage vaut 50 kHz.
– de la diode Schottky D1
1mH
– de la charge connectée entre Vout et PGND
K
Ï Quel est le nom de ce hacheur (série, parallèle, stockage inductif, flyback, forward, . . .) ?
100 V
D
10µF
6Ω
Ï Ce hacheur est il élévateur, abaisseur, les deux à la fois ?
Ï Ce hacheur est il réversible en courant ?
Ï Ce hacheur est il réversible en tension ?
Feuille A4 manuscrite R/V autorisée – Calculatrice autorisée
Le dissipateur est il bien choisi ? Justifier !
Durée : 2 h
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Janvier 2014
Numéro d’anonymat : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
V
V̂T R I
V̂RE F
t
0
−V̂RE F
−V̂T R I
VM LI
ON
t
OFF
0
VS
VBU S
VBU S
2
t
0
−
VBU S
2
−VBU S
Feuille A4 manuscrite R/V autorisée – Calculatrice autorisée
Durée : 2 h
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