TP_electronique de puissance

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de Recherche Scientifique
Direction Générale des Etudes Technologiques
Institut Supérieur des Études Technologiques de Siliana
********
Département
Génie Electrique
********
Travaux Pratiques
Electronique de puissance
(GE EI, semestre 3 et 4)
Proposé par :
Nabiha OTAY
A.U : 2015-2016
1
Table des matières
TP1 : REDRESSEMENT NON COMMANDE..................................................................................................................................... 4
TP2 : REDRESSEMENT COMMANDE............................................................................................................................................. 6
TP3 : REDRESSEMENT MIXTE....................................................................................................................................................... 8
TP4 : REDRESSEMENT TRIPHASE COMMANDE........................................................................................................................... 10
TP5 : HACHEUR SERIE................................................................................................................................................................. 12
TP6 : HACHEUR A LIAISON INDIRECTE........................................................................................................................................ 14
TP7 : ALIMENTATION A DECOUPAGE DE TYPE FLYBACK.............................................................................................................. 16
TP8 : HACHEUR REVERSIBLE EN COURANT................................................................................................................................. 18
TP9 : HACHEUR SERIE EN BOUCLE FERMEE................................................................................................................................ 20
TP10 : ONDULEUR MONOPHASE DEMI-PONT............................................................................................................................ 23
TP11 : ONDULEUR MONOPHASE............................................................................................................................................... 26
TP12 : ONDULEUR TRIPHASE..................................................................................................................................................... 28
TP13 : GRADATEUR MONOPHASE.............................................................................................................................................. 32
2
TP1 : REDRESSEMENT NON COMMANDE
3
Objectifs :
Pour chaque montage redresseur non commandé (PD2 et PD3) et pour différents types de charges :





Visualiser les différents signaux d’entrée, de sortie et des interrupteurs.
Analyser l’évolution de ces signaux
Analyser le fonctionnement des redresseurs.
Calculer la valeur moyenne de la tension de sortie
Evaluer la qualité des signaux de sortie
Logiciel : Powersim.
I.
Redressement monophasé double alternance sur charge résistive
On considère un montage redresseur PD2 sur charge résistive:
Figure1 : PD2 sur charge résistive
R=10 Ω ; ve ( t ) =220 √2 sin ⁡(100 πt)
1.
2.
3.
4.
Faire le montage correspondant.
Visualiser les courbes de ve(t), is(t) et vs(t).
Indiquer sur chaque intervalle les diodes passantes.
Calculer la valeur moyenne Vsmoy et la valeur efficace Vseff de la tension de sortie.
Vseff
5. En déduire le facteur de forme F f = Vsmoy
et le taux d’ondulation τ =√ F f −1 .
II.
Redressement monophasé double alternance sur charge inductive
1. Faire le montage redresseur PD2 sur charge inductive :
R=1 Ω ; L=0.5 mH .
2. Visualiser les courbes de ve(t), is(t) et vs(t).
3. Faire le même travail pour L=1 mH ; L=1.2 mH
4. Que constatez-vous ? Quel est le rôle de la bobine ?
et
L=1.6 mH .
4
III.
Redressement triphasé sur charge résistive
1. Faire le montage redresseur PD3 sur charge résistive :
R=10 Ω .
2.
3.
4.
5.
6.
Visualiser les tensions d’entrée, le courant de sortie et la tension de sortie.
Indiquer sur chaque intervalle les diodes passantes.
Calculer la valeur moyenne Vsmoy et la valeur efficace Vseff de la tension de sortie.
En déduire le taux d’ondulation. Le comparer avec celui du redressement monophasé PD2. Conclure.
Visualiser la tension et le courant de sortie sur charge inductive : R=1 Ω ; L=1.5 mH .
Commenter.
TP2 : REDRESSEMENT COMMANDE
Objectifs :
Pour le montage redresseur commandé (PD2) et pour différents types de charges :
 Visualiser les différents signaux d’entrée, de sortie et des interrupteurs.
 Analyser l’évolution de ces signaux
5
 Analyser le fonctionnement du redresseur commandé.
 Calculer la valeur moyenne de la tension de sortie en fonction du retard à l’amorçage des thyristors.
 Evaluer la qualité des signaux de sortie
Logiciel : Powersim
I.
Redressement monophasé sur charge résistive
On considère un montage redresseur PD2 commandé sur charge résistive :
Figure1 : PD2 commandé sur charge résistive
R=10 Ω ; ve ( t ) =220 √2 sin ⁡(100 πt)
6.
7.
8.
9.
Faire le montage correspondant.
Visualiser les courbes de ve(t), is(t) et vs(t), ig1 et ig4.
Indiquer sur chaque intervalle les interrupteurs passants et la tension de sortie correspondante.
Donner l’expression de la valeur moyenne Vsmoy en fonction de α, le retard à l’amorçage des
thyristors.
10.
Compléter le tableau suivant
α
Vsmo
y
6
II.
11.
Tracer Vsmoy en fonction de α.
Redressement monophasé sur charge inductive
5. Faire le montage redresseur PD2 mixte sur charge inductive :
R=1 Ω ; L=0.5 mH .
6. Visualiser les courbes de ve(t), is(t) et vs(t).
7. Faire le même travail pour L=1 mH ; L=1.2 mH et L=2 mH .
8. Commenter les resultats.
TP3 : REDRESSEMENT MIXTE
Objectifs :
Pour le montage redresseur commandé mixte (PD2) et pour différents types de charges :





Visualiser les différents signaux d’entrée, de sortie et des interrupteurs.
Analyser l’évolution de ces signaux
Analyser le fonctionnement du redresseur mixte.
Calculer la valeur moyenne de la tension de sortie en fonction du retard à l’amorçage des thyristors.
Evaluer la qualité des signaux de sortie
Logiciel : Powersim
7
III.
Redressement monophasé sur charge résistive
On considère un montage redresseur PD2 mixte commandé sur charge résistive :
Figure1 : PD2 commandé mixte sur charge résistive
R=10 Ω ; ve ( t ) =220 √2 sin ⁡(100 πt)
12.
13.
14.
15.
Faire le montage correspondant.
Visualiser les courbes de ve(t), is(t) et vs(t), ig1 et ig2.
Indiquer sur chaque intervalle les interrupteurs passants et la tension de sortie correspondante.
Donner l’expression de la valeur moyenne Vsmoy en fonction de α, le retard à l’amorçage des
thyristors.
16.
Compléter le tableau suivant
α
Vsmo
y
17.
Tracer Vsmoy en fonction de α.
IV. Redressement monophasé sur charge inductive
9. Faire le montage redresseur PD2 mixte sur charge inductive :
R=1 Ω ; L=0.5 mH .
10.
11.
12.
Visualiser les courbes de ve(t), is(t) et vs(t).
Faire le même travail pour L=1 mH ; L=1.2 mH
Commenter les resultats.
et
L=2 mH .
8
TP4 : REDRESSEMENT TRIPHASE COMMANDE
Objectifs :
Pour chaque montage redresseur commandé (P3 et PD3) :





Visualiser les différents signaux d’entrée, de sortie et des interrupteurs.
Analyser l’évolution de ces signaux
Analyser le fonctionnement des redresseurs.
Calculer la valeur moyenne de la tension de sortie
Evaluer la qualité des signaux de sortie
Logiciel : Powersim
Partie1 : P3 commandé
9
Figure1 : P3 commandé
1.
2.
3.
4.
5.
Faire le schéma de simulation.
Représenter la tension de sortie vs(t).
Déterminer les interrupteurs passants sur chaque intervalle.
Déterminer sa valeur moyenne en fonction de α.
Simuler le montage pour différentes valeurs de α et donner la valeur moyenne de vs correspondante.
Partie 2 : PD3 commandé
Même travail pour le redresseur PD3 commandé suivant :
Figure1 : PD3 commandé
10
TP5 : HACHEUR SERIE
Objectifs :
Pour différentes charges :





Visualiser les différents signaux d’entrée, de sortie et des interrupteurs.
Analyser l’évolution de ces signaux
Analyser le fonctionnement du hacheur.
Calculer la valeur moyenne de la tension de sortie en fonction du rapport cyclique α.
Evaluer l’influence de la fréquence, du rapport cyclique du signal de commande ainsi que la valeur de
l’inductance de la charge sur la qualité des signaux de sortie.
Logiciel : Powersim
I.
Etude sur une charge résistive.
On appelle α le rapport cyclique,
α=
tf
T
11
tf est le temps pendant lequel l’interrupteur est fermé, et T la période à laquelle on commande
l’interrupteur.
1. Réaliser sous le logiciel Psim le montage suivant :
Figure1 : hacheur série sur charge résistive
F=1/T =500 Hz ; Vin=220 V ; R=10 Ω
2. Visualiser le signal de commande du transistor ig ainsi que la tension de sortie Vs, la tension Vd, la
tension VT.
3. Compléter le tableau suivant :
α
Vsmo
0.1
0.2
0.4
0.5
0.8
0.9
y
4. Quelle est la relation entre Vin, α et Vsmoy ?
Etude sur une charge inductive.
I. influence du rapport cyclique.
a. Réaliser le montage correspondant.
b. Visualiser le courant et la tension de sortie.
c. Compléter le tableau suivant :
α
0
0
0
0
0
0
.
.
.
.
.
.
1
4
5
7
8
9
is
12
mo
y
Δis
d. Conclure
II.
influence de la fréquence.
On conserve le même montage que précédemment.
On gardera le rapport cyclique égal à 0.5
a. Compléter le tableau suivant :
f(kHz
0.5
2
3
4
6
7
8
)
Δis
Interpréter les résultats.
III.
influence de la valeur de l’inductance.
On conserve le même montage que précédemment.
On gardera le rapport cyclique égal à 0.5 et la fréquence à 500 Hz.
a. Compléter le tableau suivant.
L (H)
Δis
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
b. Interpréter les résultats.
c. Conclusion générale.
TP6 : HACHEUR A LIAISON INDIRECTE
Objectifs :





Visualiser les différents signaux d’entrée, de sortie et des interrupteurs.
Analyser l’évolution de ces signaux
comprendre l’intérêt des hacheurs à liaison indirecte.
Calculer la valeur moyenne de la tension de sortie en fonction du rapport cyclique α.
Evaluer l’influence de la fréquence et du rapport cyclique du signal de commande ainsi que la valeur
de la capacité (de la source de sortie) sur la qualité des signaux de sortie.
Logiciel : Powersim
I. Introduction :
13
Pour commander le transfert d’énergie entre deux sources de même nature, courant ou tension, sans changer
la nature de l’une d’elles, il faut utiliser un hacheur à liaison indirecte ou à accumulation qui comporte un
élément de stockage de l’énergie (inductance ou capacité).
II. Hacheur à stockage inductif :
Figure1 : Montage d’un hacheur à stockage inductif
L = 2mH ; C= 100 μF ; R=12Ω Ve = 48 v ; F=20KHz
1. Expliquer le fonctionnement du montage et le rôle de chacun de ses composants.
2. Compléter le tableau suivant :
α
0
0.2
0.
0.
0.
0.
4
5
6
8
1
Vs moy
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Tracer Vs moy = f (α) ; quel est le type du hacheur ?
Représenter vL(t), iL(t) , iD(t) , iT(t) , VD(t) , VT(t).
Faire varier α en déterminant l’ondulation du courant ΔiL dans un tableau. Commenter les résultats.
Même question en variant la fréquence de hachage F.
Déterminer la valeur de L qui permet d’avoir une ondulation égale à 5%. Vérifier la par simulation.
Représenter Vs(t). la tension de sortie est-elle parfaitement continue ?
Déterminer l’influence de la variation de α, F et C sur l’ondulation de la tension de sortie.
14
TP7 : ALIMENTATION A DECOUPAGE DE TYPE FLYBACK
Objectifs :





Visualiser les différents signaux d’entrée, de sortie et des interrupteurs.
Analyser l’évolution de ces signaux
Comprendre le fonctionnement de l’alimentation à découpage de type FLYBACK.
comprendre l’intérêt des alimentations à découpage à isolation galvanique et ses avantages.
Calculer la valeur moyenne de la tension de sortie en fonction du rapport cyclique α.
Logiciel : Powersim
1. Faire le montage suivant d’une alimentation à découpage de type Flyback :
15
Figure1 : Alimentation à découpage de type FLYBACK
2. Quel est l’avantage d’une alimentation à découpage par rapport à une alimentation simple de type
3.
4.
5.
6.
7.
8.
linéaire ?
Quel est l’avantage d’une alimentation à découpage de type Flyback ?
Pour α = 0.3 ; F = 20 kHz, visualiser iT(t), iD(t) , ic(t) , is(t) , V1(t) et Vs(t).
Faire apparaitre les deux types de fonctionnement conduction continu et conduction discontinue.
En variant le courant is, déterminer l’ondulation de la tension de sortie ΔVS= f (Is)
Pour Is constant, en variant α: tracer ΔVs = f(α).
Pour différentes valeurs de α, remplir le tableau suivant :
Is
Vs
Tracer la caractéristique de sortie Vs = f (Is) paramétrée en α.
16
TP8 : HACHEUR REVERSIBLE EN COURANT
Objectifs :





Visualiser les différents signaux d’entrée, de sortie et des interrupteurs.
Analyser l’évolution de ces signaux
Comprendre le fonctionnement du hacheur réversible en courant
Déterminer l’intérêt de ce montage pour la commande d’une machine à courant continu.
Calculer la valeur moyenne de la tension de sortie en fonction du rapport cyclique α.
Logiciel : Powersim
On considère un hacheur réversible en courant (2 quadrants) alimentant un moteur à courant continu qui
entraine, à son tour une machine à courant continu débitant dans une charge résistive.
17
Figure1 : hacheur réversible en courant
1. Faire le schéma électrique correspondant du système complet.
2. T1 conduit de 0 à αT et T2 de αT à T. (commande complémentaire).
Exprimer Vm = f (Ve, α)
3. Représenter Vm(t).
4. Ecrire la loi de mailles aux bornes du moteur. En déduire Vm moy en fonction de im, R et E.
5. A quelle condition le courant moyen (et donc le couple) sont-ils négatifs ? A quoi cela correspond-il
physiquement ?
6. En variant la charge résistive, représenter :
Im(t) et vm(t), n(t), iD1(t), iT1(t), iD2(t), iT2(t).
7. Préciser le régime de fonctionnement pour chaque cas (moteur ou frein) et quels sont les interrupteurs
mis en service.
8. Tracer la caractéristique : Vmoy = f (im moy) ; n=f (c) pour différentes valeurs de α.
9. Tracer n = f(α).
18
TP9 : HACHEUR SERIE EN BOUCLE FERMEE
Objectifs :
 Visualiser les différents signaux d’entrée, de sortie et des interrupteurs.
 Analyser l’évolution de ces signaux
 Comprendre le fonctionnement en boucle ouverte et en boucle fermée et comparer entre elles.
Logiciel : Powersim
I.
Hacheur en boucle ouverte
1. Faire le montage d’un hacheur série avec la partie commande suivante :
19
Figure1 : Commande MLI
Il s’agit de réaliser une commande MLI pour piloter le transistor dont les caractéristiques sont les suivantes :
Vcmde :Tension comprise entre 0 et 1V
Vtriangle : Tension triangle de fréquence fMLI = 10000Hz, de rapport cyclique 0,5, compris entre 0 et 1V
Le signal MLI est simplement réalisé par la comparaison du signa Vcmde et du signal triangle.
2. Faire la simulation du montage pour différentes valeurs de α.
Visualiser les différents signaux de la partie commande ainsi que la tension de sortie.
II.
Hacheur en boucle fermée
3. On veut maintenant simuler le hacheur en boucle fermée comme le montre la figure suivante :
Figure2 : hacheur série en boucle fermée
20
a. Quelle est la grandeur asservie ici ?
b. Simuler le système en boucle fermée. Visualiser les différents signaux.
c. Interpréter les résultats en comparant avec la boucle ouverte. Quel est l’intérêt de la boucle
III.
fermée ?
Correction proportionnelle
4. on se propose d’insérer dans la boucle fermée un correcteur proportionnel de gain k :
Figure3 : hacheur série en boucle fermée avec correction proportionnelle
a. simuler le montage pour différentes valeurs de tension de consigne en complétant le tableau
suivant :
Vconsign
e
Vsmoy
b. interpréter les résultats. Quel est l’intérêt de cette correction ?
21
TP10 : ONDULEUR MONOPHASE DEMI-PONT
Objectifs :






Visualiser les différents signaux d’entrée, de sortie et des interrupteurs.
Analyser l’évolution de ces signaux
Comprendre le fonctionnement de l’onduleur en demi-pont.
Comprendre la commande MLI.
Evaluer l’influence des différents paramètres de la commande MLI sur les signaux de sortie.
Visualiser et analyser les spectres des signaux de sortie.
Logiciel : Powersim
Le schéma de simulation est donné ci-dessous :
Figure1 : onduleur monophasé demi-pont avec commande MLI.
Le circuit de puissance comprend :
 une source de tension continue à point milieu : Vd1, Vd2 ;
 la cellule onduleur constituée par les interrupteurs K1 et K2, de type IGBT (insulated gate bipolar
transistor) ;
 la charge RL, connectée entre le point milieu de la cellule onduleur et celui de la source.
22
Le circuit de commande comprend :
 un générateur sinusoïdal fournissant le signal de modulation Vm, de fréquence 50 Hz ;
 un générateur triangulaire fournissant la porteuse Vp de fréquence 2000 Hz ;
 un comparateur qui génère les signaux de commande de K1 et K2 à partir de Vm et Vp.
Les commandes de K1 et K2 sont complémentaires.
Données :




Vd1 = Vd2 = 100 V ;
R = 10 Ω ; L = 10 mH ;
Vm : amplitude Vmmax = 4,5V , fréquence fm = 50 Hz ;
Vp : valeur crête à crête = 10V , offset = - 5 V, fréquence fp = 2000 Hz.
1. Réaliser la saisie du schéma à simuler (ajouter une sonde pour visualiser le signal de
commande de K1).
2. entrer les paramètres de simulation :
 période d'échantillonnage : 1. 10-5 s,
 durée de simulation : 40 ms,
 visualisation : à partir de 20 ms.
I.
Etude de la commande des interrupteurs K1, K2
1. Visualiser et relever : Vm , Vp (sur le même graphe) et le signal de commande de K1.
2. Faire un zoom sur quelques périodes de découpage (4 ou 5), et relever les graphes.
3. En analysant les formes d’ondes, expliquer le principe de la commande MLI.
II.
Etude de la tension et du courant de sortie
1. Visualiser sur 2 graphes séparés :
 Vs : tension de sortie,
 Is : courant dans la charge.
2. Préciser : les niveaux de tension de Vs et mesurer la valeur efficace de Is : IsRMS.
3. Utiliser le module FFT pour réaliser la décomposition spectrale de Vs et Is.
4. Visualiser les spectres (entre 0 et 5 kHz). Evaluer les amplitudes et les fréquences
du fondamental et des premiers harmoniques présents.
5. Commenter les formes d'ondes et les spectres de Vs et Is.
III.
Etude des paramètres de la MLI
1. Fréquence de découpage : fp
1.1 Modifier la fréquence de la porteuse : fp = 6000 Hz puis fp = 10000 Hz
23
Visualiser et relever les graphes de Vs et Is. Quelle modification constatez-vous ?
Justifier.
2. Amplitude du signal de modulation Vm
2.1. Avec fp = 2000 Hz, modifier l'amplitude du signal de modulation : Vmmax = 3 V.
2.2. Visualiser les graphes de Vs et Is. Mesurer la valeur efficace de Is.
2.3 Visualiser et relever le spectre de Vs. Mesurer l'amplitude du fondamental de Vs (Vsfmax).
2.4. Comparer les valeurs de Vsfmax et IsRMS à celles mesurées pour Vmmax = 4.5 V. Conclure.
2.5. Vérifier la relation :
Vmmax
Vsfmax = Vd . Vpmax
avec :
 Vsfmax : amplitude du fondamental de Vs,
 Vmmax : amplitude de Vm,
 Vpmax : amplitude de Vp
24
TP11 : ONDULEUR MONOPHASE
Objectifs :





Visualiser les différents signaux d’entrée, de sortie et des interrupteurs.
Analyser l’évolution de ces signaux
Comprendre le fonctionnement de l’onduleur en pont.
Comprendre différents types de commande (symétrique et décalée).
Visualiser et analyser les spectres des signaux de sortie.
Logiciel : Powersim
Soit le circuit onduleur suivant qui comprend :
 une source de tension continue E =100V.
 la cellule onduleur constituée par les interrupteurs K1, K2, K3 et K4.
Chaque interrupteur est constitué par un transistor avec une diode en antiparallèle.
 la charge RL (R=10Ω ; L=20mH)
Figure1 : onduleur monophasé en pont
1. Commande symetrique ou pleine onde :
la commande symétrique consiste à commander périodiquement et deux par deux les transistors (T1 en
même temps que T4; T2 en même temps que T3)
1. Relever les chronogrammes de us et de is.
25
2. Relever dans un tableau les éléments de conduction sur une période de fonctionnement. Identifier les
différents régimes de fonctionnement sur chaque intervalle.
3. Relever la valeur efficace de la tension us et la valeur efficace du courant is ainsi que les valeurs
moyennes.
4. Utiliser le module FFT pour réaliser la décomposition spectrale de Vs et Is
Visualiser et relever les spectres (entre 0 et 5 kHz). Evaluer les amplitudes et les fréquences du
fondamental et des premiers harmoniques présents.
5. Relever le taux de distorsion harmonique du courant et de la tension. Commenter.
2. Commande decalée
la commande décalée consiste à décaler les actions de commandes sur T1 par rapport à T4 (et T2 par
rapport à T3) d’un angle θ=60°
1. Répondre aux mêmes questions et comparer.
2. Comment varie la valeur efficace de us fonction de θ ?
TP12 : ONDULEUR TRIPHASE
Objectifs :
 Visualiser les différents signaux d’entrée, de sortie et des interrupteurs.
26




Analyser l’évolution de ces signaux
Comprendre le fonctionnement de l’onduleur triphasé en pont.
Comprendre différents types de commande (symétrique et MLI).
Visualiser et analyser les spectres des signaux de sortie.
Logiciel : Powersim
I.
Etude d'un onduleur triphasé pleine onde
Un onduleur triphasé est constitué de 3 cellules identiques à celle étudiée dans l’onduleur en demi-pont.
Commande pleine onde : la commande de chaque cellule est décalée de 2π/3 :
T1 par rapport à T2 et T2 par rapport à T3.
T4 par rapport à T5 et T5 par rapport à T6.
T1 est décalé de π par rapport à T4(de meme T2 par rapport T5, T3 par rapport T6)
Figure1 : onduleur triphasé en pont
Données :
 Vc = 450 V ;
 R = 5 Ω; L = 20 mH ;
 fréquence des signaux de commande f = 50 Hz ;
27
Simulation :
1. Visualiser sur 2 graphes séparés et relever :
 Us : tension entre phases, en sortie ;
 VAN : tension simple, en sortie
 Is : courant dans une phase de la charge.
2. Préciser les niveaux de tension de Us.
3. Visualiser et relever le spectre de Us (0 ≤ f ≤ 5000 Hz).
4. Commenter les formes d’ondes de Us et Is. Comparer la décomposition spectrale de la tension de sortie
de l’onduleur triphasé (Us) avec celle observée sur l’onduleur monophasé.
II.
Etude d'un onduleur triphasé commande MLI
Les signaux de modulation générant la commande de chaque cellule étant décalés de 2π/3. La porteuse
triangulaire est commune aux 3 cellules.
Figure2 : onduleur triphasé avec commande MLI.
Données :





Vc = 450 V ;
R = 5 Ω; L = 20 mH ;
Vm : amplitude Vmmax = 4,5 V , fréquence fm = 50 Hz ;
Phase de Vm : ϕ1 = 0 , ϕ2 = - 120° , ϕ3 = - 240°.
Vp : valeur crête à crête = 10 V , offset = - 5 V, fréquence fp = 2000 Hz.
Simulation :
1. Visualiser sur 2 graphes séparés et relever :
28
 Us : tension entre phases, en sortie ;
 Is1 , Is2 , Is3 : courants dans chaque phase de la charge.
2. Préciser les niveaux de tension de Us.
3. Visualiser et relever le spectre de Us (0 ≤ f ≤ 5000 Hz).
4. Commenter les formes d’ondes de Us et Is1,2,3. Comparer la décomposition spectrale de la tension de
sortie de l’onduleur triphasé (Us) avec celle observée sur l’onduleur monophasé
III.
Structure de puissance d’un variateur pour moteur asynchrone triphasé
La structure de puissance d’un variateur de vitesse pour moteur asynchrone triphasé comporte
 un redresseur à diodes à l’entrée ;
 un condensateur de filtrage sur le bus continu ;
 un onduleur triphasé à commande MLI .
Schéma de simulation :
Figure3 : Structure de puissance d’un variateur pour moteur asynchrone triphasé
Pour simplifier la simulation, la charge est passive : R-L triphasée.
Les formes d’ondes obtenues sont pratiquement identiques à celles que l’on aurait avec un moteur
asynchrone triphasé, en régime permanent.
Données :
 Tension d’alimentation : Ua = 400 V ;
 Impédance du réseau : Ra = 40 mΩ; La = 0,2 mH ;
 Condensateur de filtrage : C = 2 mF ;
29
 Charge : R = 5 Ω; L = 20 mH ;
Vm et Vp : mêmes valeurs qu’en 2.
Simulation :
1. Régler l’horloge de simulation pour pouvoir visualiser 2 périodes en régime permanent établi.
2. Visualiser sur 2 graphes séparés et relever :
 Ir : courant dans la phase 1 du réseau d’alimentation ;
 Is1 , Is2 , Is3 : courants dans chaque phase de la charge.
3. Mesurer IrRMS et IsRMS.
4. Visualiser et relever le spectre de Ir (0 ≤ f ≤ 700 Hz). Préciser le rang des composantes
harmoniques présentes. Evaluer la valeur efficace du fondamental et des harmoniques. En
5. déduire le THD global.
6. Commenter les formes d’ondes et la décomposition spectrale de Ir.
TP13 : GRADATEUR MONOPHASE
Objectifs :





Visualiser les différents signaux d’entrée, de sortie et des interrupteurs.
Analyser l’évolution de ces signaux
Comprendre le fonctionnement du gradateur monophasé.
Calculer la valeur efficace des signaux de sortie en fonction du rapport cyclique.
Visualiser et analyser les spectres des signaux de sortie.
Logiciel : Powersim
30
I.
Gradateur monophasé sur charge resistive :
Figure1 : Gradateur monophasé sur charge resistive
R=10 Ω ; ve(t )=220 √2 sin ⁡( 100 πt )
Le thyristor T1 est commandé à θ=α ; Le thyristor T2 est commandé à θ=α+π ;
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
II.
Faire le schéma du montage.
Représenter les signaux de commande des deux thyristors.
Déterminer théoriquement la tension vs(t) et déterminer sa valeur efficace.
Représenter à l’aide de Simview la tension vs(t) et is(t) et vT1(t).
Pour α=30°, donner les valeurs efficaces et les valeurs moyennes des signaux de sortie.
Quel est alors le rôle du gradateur ?
Pour différentes valeurs de α entre 0 et π, donner la valeur efficace de vs.
Tracer vseff en fonction de α.
Gradateur monophasé sur charge inductive :
1. Faire le même montage sur charge inductive R=1Ω ; L=2mH.
2. Représenter vs(t) et is(t).
3. Pour différentes valeurs de α entre 0 et π, donner la valeur efficace de vs et is.
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