Chapitre 2 - Technologue pro

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Electronique de puissance - 25 - I.S.E.T de Bizerte
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CHAPITRE
2
LES CONVERTISSEURS CONTINUS /ALTERNATIFS
LES ONDULEURS AUTONOMES

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LES CONVERTISSEURS
CONTINUS /ALTERNATIFS
LES ONDULEURS AUTONOMES
1-INTRODUCTION
Un onduleur autonome est un convertisseur statique assurant la transformation continu –
alternatif pour alimenter des récepteurs fonctionnant en courant alternatif.
Contrairement à l’onduleur non autonome ou relié à un réseau alternatif qui lui impose la
fréquence et la forme d’onde de la tension de sortie, l’onduleur autonome détermine lui-même
la fréquence et la forme d’onde de la tension alternative fournie au récepteur.
Parmi les nombreux domaines d’emplois des onduleurs autonomes, on trouve principalement
les onduleurs à fréquence fixe à commutation forcée qui sont alimentés le plus souvent par une
batterie d’accumulation, ils jouent le rôle d’une alimentation de sécurité, ainsi que les
onduleurs à fréquence variable à commutation forcée qui sont alimentés à partir du réseau
industriel par l’intermédiaire d’un montage redresseur, ils délivrent des tensions variables en
fréquence et en amplitude.
Les onduleurs autonomes sont constitués par des interrupteurs de puissance (MOSFET, IGBT,
thyristors…) qui sont pilotés par des différents types de commande en vue d’obtenir des formes
des tensions et des courants qui sont proches de la forme sinusoïdale.
Dans ce chapitre on va étudier les différentes stratégies de commande d’un onduleur
monophasé et triphasé et d’analyser les formes d’ondes de sortie pour chaque type de
commande.
Nous distinguerons trois structures de principe.
 Les onduleurs de tension que l'on retrouve dans l'alimentation des moteurs à courant
alternatif et dans les alimentations alternatives de secours.
 Les onduleurs de courant ou commutateurs de courant.
 Les onduleurs à résonance qui se partagent en deux familles
 les onduleurs série ou à résonance de tension,
 les onduleurs parallèles ou à résonance de courant.
2

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2-LES ONDULEURS MONOPHASÉS
2-1- Les différents types d’un onduleur autonome
2-1-1- Onduleur en demi-pont (à diviseur capacitif)
a)- Schéma de principe
Figure 29 : Schéma d’un onduleur en demi-pont
b)- Principe de fonctionnement
O n dispose d’une source unique de tension et le point milieu est réalisé par la mise en série de
deux capacités à valeur élevée. Ces deux capacités sont traversées par les courants de la charge,
lorsque le transistor T
1
conduit, la capacité C
1
se décharge et la capacité C
2
se charge, la
tension u=E/2. De même lorsque le transistor T
2
conduit la capacité C
2
se décharge et la
capacité C
1
se charge, la tension u=-E/2.
2-1-2- L’onduleur en pont
a)- Schéma de principe
Figure 30 : Schéma d’un onduleur en pont
b)- Principe de fonctionnement
Nous supposons que les interrupteurs T1et T’2 sont fermés pendant la première demi-période
rendant la tension u égale +E, les interrupteurs T’1et T2 sont fermés pendant l’autre demi-
E
i
1K
T
1
T
'
1
i
'1k
D
1
i
'
D
'
1
i
2k
T
2
T
'2
D
'2
D
2
i
'2k
CH
u
v
'1k
v
1k
v
2k
v
'2k
.
v
2K
u
1c
u
2c
c
1
c
2
CH
u
'
i
'
i
1K
D
1
D
2
v
1K
T
1
T
2
E

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période rendant u égale à –E. cette commande s’appelle la commande symétrique. Il existe
d’autres types de commande tels que, la commande décalée et la commande MLI.
2-1-3- Onduleur avec transformateur à point milieux ou onduleurs PUSH-PULL
a)1- Schéma de principe
Fig.I. Schéma de principe d’onduleur PUS
Figure 31 : Schéma d’un onduleur PUSH-PULL
b)- Principe de fonctionnement
Le principe de base de cette configuration, est que chaque enroulement est sollicité
alternativement par la tension E. lorsque le transistor 1 ou la diode 1conduit, le transistor 2 voit
une tension 2 E à ses bornes. Si le rapport de transformateur est 1, la tension alternative
apparaissant au secondaire est une tension rectangulaire de valeur ± E.
2-2- les différents types de commande de l’onduleur monophasé
Au cours de ce chapitre, on se limitera à l’étude de l’onduleur monophasé en pont dont la
structure est donnée par la figure 32.
2-2-1- la commande symétrique
a)-Principe:
Cette commande consiste à commander les interrupteurs d’un onduleur monophasé T1 et T4 à la
fermeture pendant une demi- période puis de commander T2 et T3 durant la deuxième demi -
période.
Les états des interrupteurs T1, T4 et T2, T
3
doivent être complémentaire pour permettre la
circulation du courant i
c
sans court-circuiter la source de tension continue E.
Cet onduleur est constitué de 4 interrupteurs (T1, T2, T3 et T4 ), de 4 diodes (D1, D2, D3 et D4),
d’une charge inductive (R, L) et d'une source de tension continue de valeur (E).
1Ki
1K
v
1
D
i
E
2Ki
D
2
v
2K
1v
v
2
n1/2
n1/2
n
2
u
'
i
'
K
1
K
1
CH

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Figure 32 : Onduleur monophasé en pont.
b)- Formes d’ondes de sortie
Pour comprendre les régimes de fonctionnement, on a procédé par une simulation du montage
sous le logiciel PSIM. Pour ce faire on a pris les valeurs suivantes : E = 24 V, R = 10 Ω,
L = 4 mH.
Notre simulation consiste à déterminer l’allure de la tension (u
c
) et le courant (i
c
) de la
charge ainsi que les commandes des interrupteurs et le spectre de la tension de la sortie pour
chaque type de commande.
Figure 33 : État des interrupteurs.
Figure 34 : Allure de la tension et du courant de la charge.