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Les redresseurs à absorption sinusoïdale de courant en moyenne puissance
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LES HARMONIQUES SUR LE RESEAU
CAUSES ET REMEDES
L
LE ES S R RE ED DR RE ES SS SE EU UR RS S A A A AB BS SO OR RP PT TI IO ON N S SI IN NU US SO OÏ ÏD DA AL LE E D DE E
C
CO OU UR RA AN NT T E EN N M MO OY YE EN NN NE E P PU UI IS SS SA AN NC CE E
Alain Cunière
Lycée Pierre de Coubertin
Chaussée de Paris
77100 Meaux
email : [email protected]
Gilles Feld
ENS de Cachan
61 av. du Pt WILSON
94235 Cachan
email : [email protected]

Les redresseurs à absorption sinusoïdale de courant en moyenne puissance
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LES ONDULEURS DE TENSION MLI DANS LA
GESTION
DE L'ENERGIE SUR LES RESEAUX
I. GENERALITES SUR LES ONDULEURS COMMANDES EN COURANT
Les onduleurs de tension sont, par essence, réversibles en puissance. Dans l'hypothèse d'une
commande en MLI, ils se comportent, de surcroît, comme des amplificateurs de puissance, ce qui
permet de contrôler quasiment à volonté les courants et tensions du côté alternatif. On peut donc
donner un schéma de représentation général qui serait celui de la figure 1 (configuration
monophasé).
E
Reg
INTERFACES
MLI
v
ac
v
o
i
o
i
e
ou
i
oref
L
o
v
C
i
C
Fourchette
Asservissement
classique
La représentation fonctionnelle figure 2 fait clairement apparaître la notion d'échange (de signe
quelconque) entre une source continue E et une source alternative Vac de fréquence Fs évidemment
très inférieure à la fréquence de découpage Fd de l'onduleur. On suppose que l'inductance Lo est
telle que l'ondulation du courant Io due au découpage est négligeable devant la composante basse
fréquence de ce courant.
Avec ces hypothèses, il est possible de contrôler totalement le courant dans la maille alternative en
agissant sur la tension de sortie de l'onduleur. En se plaçant dans les conditions particulières d'une
source alternative sinusoïdale, on peut représenter le diagramme de Fresnel de la maille alternative
(figure 3). Dans le principe, l'onduleur commandé en modulation de largeur d'impulsion permet
d'imposer, dans la limite de sa "bande passante" (découpage), une tension Vo quelconque et par
conséquent une tension sinusoïdale de même fréquence que Vac (sans tenir compte des harmoniques
Figure 1

Les redresseurs à absorption sinusoïdale de courant en moyenne puissance
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de découpage), de déphasage et d'amplitude réglables. On conçoit aisément, à travers le diagramme
de Fresnel, qu'il sera alors possible, dans des limites d'amplitude dépendant de la tension E de
l'onduleur, d'imposer un courant sinusoïdal Io lui-même réglable à volonté en phase et en amplitude.
Reg MLI
i
oref
OND 1/L o p
1/K
K(E)
v
ac
v
o
i o
Figure 2 : Structure d'un onduleur contrôlé en courant sur une source alternative
I
o
V
ac
V
o
jL
o
ω
s
I
o
Figure 3 : Diagramme de Fresnel pour la maille alternative
Dans la mesure où l'on veut contrôler le courant dans la maille alternative, il est alors logique
d'introduire directement une boucle de courant sur la commande de l'onduleur, plutôt que d'utiliser
un contrôle intermédiaire de la tension. C'est donc ce qui est représenté sur le schéma de la figure 2.
Cette boucle de courant peut être réalisée de façon classique avec un régulateur à temps continu, en
linéarisant le fonctionnement de l'onduleur, ou par l'intermédiaire d'une fourchette de courant. Le
schéma bloc de l'asservissement de courant dans le cas classique, est représenté figure 2.
Remarque : Pour peu que la fréquence de découpage soit raisonnablement élevée devant celle du
réseau, l'onduleur muni de cette boucle peut être considéré comme une source de courant
contrôlée.
La consigne de courant devra être élaborée en synchronisme avec Vac (mesure obligatoire) et
adaptée à la fonction désirée :
− Redresseur MLI ; consigne sinusoïdale en phase avec Vac (si déphasée, présence de Q inutile).
− Compensateur ; consigne sinusoïdale en quadrature avec Vac.
− Filtre actif ; consigne harmonique correspondant aux harmoniques de courant à éliminer.
Dans le schéma bloc ci-dessus, nous avons fait figurer une compensation de la tension Vac qui est
une perturbation pour la boucle de courant.
Dans toutes ces configurations, la puissance active transite de Vac vers la source continue. Cette
dernière est donc uniquement réceptrice. Elle peut se résumer à un condensateur qui jouera donc le
rôle de source de tension. Dans le cas des redresseurs MLI, un récepteur sera connecté à ce
condensateur.
Dans cette hypothèse, la tension aux bornes de l'onduleur n'est plus fixée, ce qui n'est pas
concevable. L'ensemble doit alors absolument être muni d'une boucle de régulation de la tension Vc.
La valeur de Vc dépend des puissances mises en jeu dans le système. Pour simplifier la démarche,
supposons l'existence d'une résistance de sortie R aux bornes de C, censée traduire soit une charge,

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soit les pertes inévitables de l'onduleur. On peut alors écrire la puissance instantanée sur la partie
continue :
p=dW
dt
+v
R
=1
2
Cdv
dt
+v
R
ec c2c c
2 2
Si l'on considère que la grandeur à réguler peut aussi bien être Vc² que Vc, on peut alors exprimer la
dépendance de Vc² vis-à-vis de po, puissance instantanée à l'entrée de l'onduleur, sachant que
po = pe :
(p)p
p
2
RC
+1
R
=)(v oc2 L
II. LES REDRESSEURS MLI
Les redresseurs MLI sont finalement des onduleurs utilisés "à l'envers" qui permettent de
produire une tension continue à partir d'un réseau alternatif (comme un redresseur à diode muni d'un
filtre) mais en absorbant sur le dit réseau des courants sinusoïdaux, à facteur de puissance unitaire.
Ils sont, comme nous l'avons déjà souligné, entièrement réversibles.
La contrainte de commande sera donc d'imposer que Q et les harmoniques de courants absorbées par
l'onduleur soient nulles.
Comparaison entre un redresseur à thyristors et un redresseur sinus
Avantages Inconvénients Avantages Inconvénients
-Courant absorbé
quasi-sinus
-Possibilité de fournir
du réactif
-Réversibilité en
courant
-Complexité
-Tension de sortie
réglable mais
supérieure à la tension
max du réseau.
-Simplicité, robustesse
en forte puissance
-Tension de sortie
réglable de 0 à Vcmax
-Réversibilité en
tension
-Pollution harmonique
-Consommation de
réactif

Les redresseurs à absorption sinusoïdale de courant en moyenne puissance
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En général (figure 4) la commande de l'onduleur est-elle que le fondamental du courant absorbé soit
en phase ou en opposition (réversibilité)avec la tension réseau.
fonctionnement à ϕ=0
Echanges d'énergie entre réseau alternatif et réseau continu :
Supposons que la tension Vac s'écrive : )sin(
ˆtVVac ω∗=
Le fondamental de la tension Vo s'écrit : VcrVo
∗
=
avec r r t
M
= −.sin( .)ωδ (modulante)
Le fondamental du courant Io se déduit de la loi : Vo
dt
dIo
LoVac +=
En agissant sur la commande rM et δδ, on obtient les quatre types de diagrammes suivants:
Puissance réactive reçue par le réseau .
Q < 0
Puissance réactive fournie par le
réseau.
Q > 0
Puissance
fournie
par le
réseau
P > 0
Puissance
reçue
par le
réseau
P < 0
(Io)fond Vac
j.Lo.ω.(Io)fond
δ
(Vo)fond
Vac (Vo)
Lo
Vc
Ic
Is
Charge active
ou passive
P>0 ouP<0
Figure 4
(Io)fond
(Io)fond
(Io)fond
(Io)fond
Vac
Vac
Vac
Vac
j.Lo.ω.(Io)fond
j.Lo.ω.(Io)fond
j.Lo.ω.(Io)fond
j.Lo.ω.(Io)fond
(Vo)fond
(Vo)fond
(Vo)fond (Vo)fond
δ
δ
δ
δ
ϕϕ
ϕϕ