○ Position dans l’architecture fonctionnelleCONVERTISSEURS STATIQUES

Généralités

T.LUSSEAU – Lycée R.DOISNEAU

Les convertisseurs statiques assurent la fonctionDISTRIBUER dans l’architecture fonctionnelle d’unsystème Ils sont associés aux machines électriques

○ Caractéristiques d’un interrupteurLes interrupteurs ont deux états possibles : bloquéet passant Dans les deux cas une des grandeurs○ Règles d’associations des sources

DISTRIBUER

Chaîne  d’énergie

CONVERTIR TRANSMETTRE AGIRALIMENTER

Ordres de la chaîne d’information

Il existe deux types de sources : les sources de tensionset les sources de courant. Ces sources peuvent êtrealternatives (AC) ou continues (DC). La nature dessources nous impose certaines règles à respecter :

système. Ils sont associés aux machines électriques(Hacheur MCC, Onduleur MS ou MAS).

Interrupteur ouvert ui

i

uEtat Bloqué : i = 0 ; u ≠ 0I t t f é u i

et passant. Dans les deux cas, une des grandeursélectrique (u ou i) est nulle et l’autre est imposéepar le circuit associé.

Convertisseurs statiques (CVS)

sources nous impose certaines règles à respecter :

○ Structures des convertisseurs statiques ○ Semi‐conducteurs de puissance

• Une source de tension ne doit jamais être court‐circuitée (mais elle peut être ouverte);• Le circuit d’une source de courant ne doit jamais êtreouvert (mais peut être en court‐circuit);• Les sources de même nature ne peuvent pas être

Les convertisseurs statiques ont une structure basée surl’association d’une ou plusieurs cellules élémentairescomposée de deux interrupteurs (ou semi conducteurs

Interrupteur fermé ui

i

uEtat Passant : u = 0 ; i ≠ 0

Les trois principaux SC sont la diode (noncommandée), les transistors MOS et IGBT. Ils sont

Structure à 2 interrupteurs Structure à 4 interrupteurs Interconnexions interdites :

• Les sources de même nature ne peuvent pas êtreconnectées entre elles. On ne peut connecter entreelles que des sources de nature différentes.

composée de deux interrupteurs (ou semi‐conducteurs ‐SC‐) qui permettent d’interconnecter périodiquement unesource d’entrée et une source de sortie.

IIsIe

),unidirectionnels en courant.

i

VGEG

EC

Caractéristique idéale

Diode MOS IGBT

G

SD

VGS

iCaractéristique idéale

iCaractéristique idéale

i AK

VAK

i i

K1

K2I

VE IvS

K1

K2

VE

vS K3

K4

I II

○ Associations de semi‐conducteurs

VE vS VEvS

IsVE vS

Interconnexions permises :

i

vAK

i

vDS

i

vCE

L’association d’un transistor etd’ di d têt bê h

○Modification de la nature des sourcesK K

Cellule élémentaire 2 cellules élémentairesEx: hacheur série,hacheur 2Q Ex: hacheur 4Q, redresseur PD2.

Commande des Commande des interrupteurs :

IVE vS

IVE vS

IVE vS

Association Transistor + Diode

d’une diode « têtes‐bêches »permet d’obtenir un interrupteurbidirectionnel en courant.

Valeur moyenne Valeur efficace○ Valeurs moyenne et efficace

2 1K = K Lorsque deux sources de même nature sont en entréeet sortie du convertisseurs, leur nature peut‐êtrechangée d’un point de vue dynamique (s’opposant auxvariations brusques) par ajout d’un composant passif.

interrupteurs :2 1K = K 4 3K = Ket

Un seul interrupteur estpassant lors de chaquephase (commandecomplémentaire).

Deux interrupteurs sontpassants lors de chaquephase.

L ie ie Une inductance ajoutée en

Valeur moyenne

∫0

0

t +T

t

1< s >= s = s(t).dt

T ∫0

0

t +T2 2

t

1S = < s > = s (t).dt

T

Valeur efficace

s représente un signal électrique (courant, tension,etc ) de période T Démarche de calcul :

La période avec laquelle les interrupteurs (SC) sontcommandés est appelée période de découpage, notée Td(en s). La fréquence de découpage associée est engénéral notée fd(en Hz).

○ Fréquence de découpage / Rapport cyclique

E u

ie

u

ie jsérie d’une source de tensiondonne un caractère de sourcede courant dynamique.

iI0 iUn condensateur ajouté en(t)

etc…) de période T. Démarche de calcul :

Valeur moyenne Valeur efficace

1‐Tracer l’allure de s(t) 1‐Tracer l’allure de s2(t).

2‐Identifier la période T du signal.

on

d

tα =

T

Le rapport cyclique α est défini comme le rapport entre ladurée à l’état haut ton et la période de découpage Td.

E uuC

Un condensateur ajouté enparallèle d’une source decourant donne un caractèrede source de tensiondynamique.

dd

1f =

T0

t

ucom(t)

Tdα.Td

ton 3‐Calculer l’aire si c’est possible (rectangle, triangle, …) sinon il faut intégrer.

4‐Vérifier que : Smin <     < Smax

4‐Vérifier que : S >0s