tp onduleur de tension pont complet

TP ONDULEUR DE TENSION PONT COMPLET
FARETIE Mathieu
KERJEAN Mickael
Ce TP porte sur l’étude d’un convertisseur statique continu/alternatif qui assure des échanges
d’énergie entre une source et une charge. Ainsi l’onduleur permet d’alimenter la charge en alternatif,
à une fréquence fixe ou variable à partir d’une source de puissance continue.
Le schéma simplifié d’un onduleur de tension de type pont en H est le suivant :
Où K1, K2, K3 et K4 sont des interrupteurs commandés ( IGBT par exemple ) sur lesquelles il est
préférable de monter en pratique des diodes de roue libre au cas ou la charge serait de nature
inductive .
Le principe utilisé est le suivant : Par un jeu de commutations commandées de manière appropriée ,
on module la source afin d'obtenir un signal alternatif de fréquence désirée.
Dans les TP les relévés de mesures, on a utilisé des sondes différentielles car la masse des oscillos est
relié a la terre. Ainsi pour les relevés :
-de courants : 400mV sur l’oscillo correspond a 1A.
- de tension : 1V sur l’oscillo correspond a 12,4 V.
Nous n’avons pas put faire les relevés sur la charge triphasé car la sonde de courant ne marchant
pas, nous avons perdu une heure et demi.
CHARGE MONOPHASE
CHARGE RESISTIVE R=100Ω
1.1 Onde décalée
Pour une fréquence de découpage de5Hz :
-courant(jaune) et tension (bleu) aux bornes de la charge :
Courant et tension sont les mêmes a un coefficient R prêt.
-courant délivré par l’alimentation(jaune) et tension aux bornes de la charge(bleu) :
Quand la tension sur la charge est nulle, le courant débité par le générateur est également nulle.
Le fait d’avoir une tension alternativement positive et négative implique un jeu de commutation des
transistors constituant le pont telle que le courant appelée est toujours le même sur l’alimentation
pour les alternance positives et négatives de la tension de sortie.
- Pour faire marcher l’onduleur, deux étapes sont nécessaire :
1ère étape : K2 et K3 ouvert K1 et K4 fermée
2ème étape : K1 et K4 ouvert K2 et K3 fermée
De cette façon, en utilisant une source de type continu, on voit bien qu’ à la fréquence de la
commande, le courant va passer alternativement dans la charge dans le sens positif et négatif.
On introduit dans le TP, un autre mode de fonctionnement ou tous les transistors constituant le pont
sont bloqués.
-On retrouve bien sur la charge la caractéristique d’une onde décalé à savoir des interrupteurs
commandés 2 à 2 de manière complémentaire, mais décalés d’un angle d. en temporelle d=32ms , en
faisant un produit en croix, on trouve d=32ms*360/0,2=57° ce qui n’est pas cohérent avec ce qui a
été mis en annexe du TP
Sur les fft tracés, un carreau correspond a 25Hz et donc la plus petite des divisions correspond a 5Hz
-FFT courant d’entrée :
-FFT courant de sortie
L’onduleur prend en entrée une source de type continue (donc une seule raie en f=0) et renvoit en
sortie de l’alternatif et donc une raie de fréquence >0 et aucune en f=0. Le système a bien crée des
harmoniques qu’il nous suffira donc juste de filtrer correctement pour obtenir du sinusoidal.
En modifiant la fréquence de découpage les formes d’ondes sont les mêmes a une fréquence prêt.
Cela est dut a la charge de nature résistive qui n’introduit théoriquement aucun comportement
transitoire.
1.2 MLI 3 angles
Courant d’entrée et tension sur la charge :
Comme précédemment pour l’onde décalé, tant que deux transistors opposés conduisent, du
courant est appelée sur l’alimentation. Ce n’est que pendant que tout les transistors sont bloqués
que le courant en entrée est nulle. C’est l’utilisation deux à deux des transistors opposés au pont pris
alternativement qui rend le signal de sortie alternatif.
Courant et tension au niveau de la charge :
U=RI donc courant et tension aux bornes de la charge sont les mêmes a un coefficient R prêt.
-Pour la MLI trois angles on procède de la même façon que pour l’onde décalée et on trouve :
θ1 = 40,8°
θ 2 = 50,1°
θ3 = 59, 4°
Ce qui n’est pas cohérent avec les résultats de l’annexe.
FFT courant entrée :
FFT courant sortie :
En modifiant la fréquence de découpage les formes d’ondes sont les mêmes a une fréquence prêt.
Cela est dut a la charge de nature résistive qui n’introduit théoriquement aucun comportement
transitoire.
1.3 MLI 5 angles
Courant en tension au niveau de la charge :
U=RI donc courant et tension aux bornes de la charge sont les mêmes a un coefficient R prêt.
Courant sur l’alimentation et tension au niveau de la charge :
Comme précédemment pour l’onde décalé et la MLI 3 angles, tant que deux transistors opposés
conduisent, du courant est appelée sur l’alimentation. Ce n’est que pendant que tout les transistors
sont bloqués que le courant en entrée est nulle. C’est l’utilisation deux à deux des transistors
opposés au pont pris alternativement qui rend le signal de sortie alternatif.
-Pour la MLI 5 angles on procède de la même façon que pour l’onde décalée et on trouve :
θ1 = 46,8°
θ 2 = 52, 2°
θ3 = 57, 6°
θ 4 = 79, 2°
θ5 = 83,5°
Ce qui n’est pas cohérent avec les résultats de l’annexe.
FFT courant entrée :
FFT courant sortie :
En modifiant la fréquence de découpage les formes d’ondes sont les mêmes a une fréquence prêt.
Cela est dut a la charge de nature résistive qui n’introduit théoriquement aucun comportement
transitoire.
Le fait d’avoir une commande MLI 3 angles ou 5 angles modifie la présence ou non des premiers
harmoniques du courant de sortie.
CHARGE RL avec R=50Ω L=0,14H
2.1 Onde décalée
Pour une fréquence de découpage de5Hz :
-courant(jaune) et tension (bleu) aux bornes de la charge :
-Conclusion : la bobine a permit de faire un filtrage du courant rendant le courant plus ressemblant a
une sinusoïde.
-courant délivré par l’alimentation(jaune) et tension aux bornes de la charge(bleu) :
On remarque toujours les courants nuls sur l’alimentation quand tous les transistors du pont en H
sont bloqués.
Sur les fft tracés, un carreau correspond a 25Hz et donc la plus petite des divisions correspond a 5Hz
-FFT courant d’entrée :
-FFT courant de sortie
2.2 MLI 3 angles
Pour une fréquence de découpage de5kHz :
-courant(jaune) et tension (bleu) aux bornes de la charge :
-Conclusion :
-courant délivré par l’alimentation(jaune) et tension aux bornes de la charge(bleu) :
Sur les fft tracés, un carreau correspond a 25Hz et donc la plus petite des divisions correspond a 5Hz
-FFT courant d’entrée :
-FFT courant de sortie
2.3 MLI 5 angles
Pour une fréquence de découpage de5kHz :
-courant(jaune) et tension (bleu) aux bornes de la charge :
-Conclusion :
-courant délivré par l’alimentation(jaune) et tension aux bornes de la charge(bleu) :
Sur les fft tracés, un carreau correspond a 25Hz et donc la plus petite des divisions correspond a 5Hz
-FFT courant d’entrée :
-FFT courant de sortie
CHARGE RL avec R=50Ω L=1,4H
3.1 Onde décalée
Pour une fréquence de découpage de100Hz :
-courant(jaune) et tension (bleu) aux bornes de la charge :
-courant délivré par l’alimentation(jaune) et tension aux bornes de la charge(bleu) :
Sur les fft tracés, un carreau correspond a 125Hz
-FFT courant d’entrée :
-FFT courant de sortie
3.2 MLI 3 angles
Pour une fréquence de découpage de100Hz :
-courant(jaune) et tension (bleu) aux bornes de la charge :
-courant délivré par l’alimentation(jaune) et tension aux bornes de la charge(bleu) :
Sur les fft tracés, un carreau correspond a 125Hz et donc la plus petite des divisions correspond a
25Hz
-FFT courant d’entrée :
-FFT courant de sortie
3.3 MLI 5 angles
Pour une fréquence de découpage de100Hz :
-courant(jaune) et tension (bleu) aux bornes de la charge :
-courant délivré par l’alimentation(jaune) et tension aux bornes de la charge(bleu) :
Sur les fft tracés, un carreau correspond a 125Hz et donc la plus petite des divisions correspond a
25Hz
-FFT courant d’entrée :
-FFT courant de sortie
CONCLUSION : Le principal problème d’un onduleur consiste après filtrage de s’affranchir des
harmoniques du signal de sortie. En effet plus, la fréquence d’une harmonique est proche du
fondamental et plus elle est dure a éliminer. D’où la nécessiter pour l’onduleur d’essayé d’enlevé les
harmoniques sur la sortie rien qu’en modifiant l’ordre de commande des transistors du ponts. Des
cours de traitement du signal on se souvient qu’un signal carré présente une écrasante majorité
d’harmonique impair et donc des harmoniques de rang 1(fondamental) 3, 5 …etc
Ainsi l’utilisation d’un MLI 3 angle visera a enlevé l’harmonique de rang 3, la MLI 5 angles visera a
enlevé les harmonique de rang 3 et 5 …etc tout cela dans le but d’obtenir pour la charge une tension
et un courant le plus sinusoidal possible.
En théorie, le fait d’utiliser une MLI avec le plus d’angle possible n’est que avantageux mais il est
possible que cela pose certain problème de compatibilité électromagnétique.
Afin de pouvoir utiliser une tension et un courant vraiment sinusoïdale on pourrait selon la nature de
la charge faire un filtrage en T (bobine condensateur bobine) pour une charge en courant ou en PI
(condo bobine condo) pour une charge en tension.