CONVERTISSEURS STATIQUES

○Hacheursérie
CONVERTISSEURSSTATIQUES
ConversionDC‐DC
T.LUSSEAU–LycéeR.DOISNEAU
○
Quadrants de fonctionnements
LesconvertisseursDC‐DC, appelés communément
hacheurs
,
sont en
g
énéral associés à des MCC. Ils
○AssociationaveclesMCC
○
Quadrants
de
fonctionnements
Structure :
,
g
permettent de moduler une tension continue et ainsi de
faire varier la vitesse d’une MCC à partir d’une source de
tension continue (DC).
Tension de sortie
○FormeducourantsuivantlemodèledelaMCC Ondulation de courant
V
SE
E=<V >= Vα.
L
iL
E
VE
T
D
iL
iK
iD
vS
uL
uK
sL m
<v >=<u >+R.<i >+E
Hacheur
VE
DC
DC L
E
imL
vS
R
uL
Suivant le modèle adapté pour l’induit de la MCC
associée à un convertisseur DC‐DC de période de
découpage Td, la forme du courant d’induit imsera
différente. Il y a trois cas possibles:
Induit
de
la
MCC
↔
Source
de
courant
:
Uneinductance traverséeparuncourant
périodique aunetensionmoyenne àsesbornes
nulle.
()
E
L
d
V
Δi= α1‐α
L.f
Cette structure est nonréversibleencourantet non
réversible en tension. La MCC associée à cette
structure
ne
peut
fonctionner
qu
’
en
moteur
Hacheur
sm
<v >=E+R.<i >
○Hacheur2Q
Induit
de
la
MCC
↔
Source
de
courant
:
0
t
im
I
Hacheur
VE
DC
DC
I
vS
Hacheur
im
VE
DC
DC
MvS
L
’
induit
de
la
MCC
se
comporte
comme
une
source
de
Si la résistance de l’induit de la MCC est négligée
alors la valeur moyenne de la tension de sortie du
convertisseur est égale à la fém E de la MCC. Les
quadrants de fonctionnement de l’ensemble
«hacheur + MCC »sont alors :
structure
ne
peut
fonctionner
qu en
moteur
.
D1 T1
L
Tension de sortie
Ondulation
de
courant
SE
E=<V >= Vα.
Induit de la MCC ↔Charge LE :
V
E
DC L
E
imL
v
S
im
V
E
DC
Mv
S
L induit
de
la
MCC
se
comporte
comme
une
source
de
courant constant.
Ω(<vs>)
C(<im>)La vitesse de la MCC peut
être contrôlée grâce à la
valeur moyenne de la tension
de sortie du convertisseur et
l
l
l
l
VE
T2
D2
L
iL
E
uL
vS
Ondulation
de
courant
()
E
L
d
V
Δi= α1‐α
L.f
Cette structure est nonréversibleentension mais
im
I
mmin
Immax
Hacheur
E
DC
sourcedecourant
dynamique
S
Hacheur
E
DC
S
L’induit de la MCC se comporte
comme une source de courant
di
l
él
○Dimensionnementdel’inductance
L’inductance de la MCC doit être suffisamment
g
rande
p
our éviter le ré
g
ime discontinu. Si ce n’est
l
ecoup
l
epar
l
ava
l
eur
moyenne du courant.réversible en courant (car l’association transistor+diode
est réversible en courant). La MCC associée à cette
structure peut fonctionner en génératrice et en moteur
mais pour un seul sens de rotation.
0α.TdTd
t
mmin
V
DC L
imL
im
V
DC
Induit de la MCC ↔Charge RLE (L/R >> Td):
R
d
ynam
i
que et
l
ecourant
é
vo
l
ue
linéairement.
g
p
g
pas le cas, il faut rajouter une inductance en série.
Il est possible de trouver la valeur de l’inductance
de lissage en étudiant l’ondulation de courant.
Méthode :
dét i
l
ti
b
d
l’i d t
○Hacheur4Q
i
V
E
L
D3
T3
D1
T1vS
Hacheur
V
E
DC
sourcedecourant
dynamique
E
vS
Hacheur
V
E
DC
MvS
L’induit de la MCC se comporte
comme
une
source
de
courant
im
Immax
•
dét
erm
i
ner
l
a
t
ens
i
on aux
b
ornes
d
e
l’i
n
d
uc
t
ance
pour 0 < t < α.Td;
• « primitiver » pour trouver l’expression du courant
dans l’inductance iL(t) entre 0 et αTd;
•poseri
L(αTd)=I Lmax puis en déduire l’expression de
l’ d l ti
Δ
i
I
I
i
E
E
L
T4D4 T2D2
Tension de sortie Ondulation de courant
(
)
E
2.V 
Δiα1α
(
)
SE
E=<V >= 2 1 Vα‐ .
comme
une
source
de
courant
dynamique et le courant évolue
linéairement car L/R >> Td.0α.TdTd
t
Immin
l’
on
d
u
l
a
ti
on
Δ
i
=
I
Lmax
–
I
Lmin.
• montrer que l’ondulation est maximale pour α=
0,5.
• calculer l’inductance permettant de limiter
l’ondulation de courant.
(
)
E
L
d
Δi
=
α1
‐
α
L.f
(
)
SE
Cette structure est réversible en tension et en courant.
La MCC associée à cette structure peut fonctionner
dans les quatre quadrants.