Chap1: convertissuers alternatif/continu

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CPGE ATS – cours de sciences industrielles (génie électrique)
Auteur : CAZADE Eric
Chapitre 1
Convertisseurs alternatif/continu
1
1. . G GE EN NE ER RA AL LI IT TE ES S
Un convertisseur alternatif/continu permet d’alimenter une charge sous une tension continue
(éventuellement réglable) à partir d’une source de tension alternative (comme le réseau EDF par
exemple).
U V réglable
Commande éventuelle
Pas de commande : V = constante : redresseurs non-commandés à diodes,
Avec commande : V variable : redresseurs commandés à thyristors et
possibilité de fonctionnement en onduleur de courant (réversibilité du
montage).

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2
2. . R RE ED DR RE ES SS SE EM ME EN NT T N NO ON N- -C CO OM MM MA AN ND DE E M MO ON NO OP PH HA AS SE E
2.1. La diode :
2.1.1. Représentation :
La diode est un dipôle (composant
possédant deux bornes :
A : anode et K : cathode
tension anode/cathode : tension directe (forward F) : vD = vAK = vA –vK (ou vF pour forward)
courant direct (forward) : iD (ou iF ) (c'est-à-dire le courant circulant de l’anode vers la cathode).
2.1.2. Caractéristique statique :
A l’état passant, la diode est assimilable à un
générateur de tension VS en série avec une
résistance dynamique rd. On a :
VS :tension de seuil (0,6 à 1,4 V).
rd : résistance dynamique (0,1 à 100 mΩ).
VRRM : tension inverse (reverse) maximale
supportée sans danger en régime répétitif.
)()( tirVtv ddSd ⋅+
=
L’intensité inverse de la diode n’est pas tout à fait nulle (quelques µA à quelques mA) ; de plus elle
augmente avec la tension inverse jusqu’au moment ou il y a avalanche destructive (cela se produit
pour une tension inverse vAK < -VRRM).
Pour l’étude des convertisseurs statiques, on idéalise souvent la caractéristique :
La diode est un composant non-commandé
unidirectionnel en courant.
Circuit fermé
Circuit ouvert

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Il est souvent nécessaire de calculer les pertes en conduction d’une diode pour dimensionner les
dissipateurs thermiques.
La puissance instantanée absorbée par la diode vaut : )()()( titvtp DD
⋅
=
Les pertes en conduction sont égalent à la valeur moyenne de la puissance instantanée :
∫⋅⋅== T
DDD dttitv
T
pp 0)()(
1
ce qui donne :
()
∫∫∫ ⋅⋅+⋅⋅=⋅⋅⋅+= T
Dd
T
DSD
T
ddSD dttir
T
dttiV
T
dttitirV
T
p0
2
00 )(
1
)(
1
)()(
1
or on définit la valeur moyenne de iD(t) par : ∫⋅== T
DDDmoy dtti
T
ii 0)(
1
et la valeur efficace de iD(t) par : ∫⋅== T
DDeffD dtti
T
iI 0
2)(
1
On en déduit la formule (souvent employée en pratique) des pertes en conduction de la diode :
2
DDDSD IriVp ⋅+⋅=

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2.2. Redressement mono-alternance sur charge résistive pure :
Le générateur de tension fournit une tension sinusoïdale :
(
)()
tUtUt M ωω sin2sin)( ==u
U est la valeur efficace de cette tension sinusoïdale (U = 230 V sur le réseau EDF).

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Calcul de la tension moyenne :
()
∫∫
=== TT
Mchchchmoy dttU
T
dttv
T
vv 00 sin
1
)(
1
ω
avec T la période et 2U
M=U
Pour effectuer le calcul, il est préférable de faire un changement de variable :
Pour une période T du signal vch(t) ⇒
π
ω
2
=
t
Alors
()() ()
[]
π
ω
π
ωωω
π
π
π
π
π
MM
Mch
U
t
U
tdtdtUv =−=
+= ∫∫ cos
2
0sin
2
1
0
2
0
Donc U
U
vch 45,0
2==
π
On peut en déduire la valeur moyenne du courant de charge : R
U
R
v
ich
ch
π
2
==
La valeur efficace du courant de charge doit se calculer par :
R
U
tdt
R
U
tdtiI M
chch 2
)()(sin
2
1
)()(
2
1
0
2
2
2
0
2=
== ∫∫
ππ
ωω
π
ωω
π
(on se sert de cos )
xx 2 sin212 −=
2.3. Redressement double alternance : montage avec transformateur à point
milieu au secondaire (montage P2)