CI21 Redressement fixe

JC-ROLIN 1 Lycée G.Eiffel Dijon

Utilisation d’un redresseur triphasé dans un variateur pour machine alternative

Réseau triphasé 50hZ

Redresseur triphasé PD3 à diodes

Filtre LC

(Bus continu)

Onduleur triphasé à transistors MLI, sortie à fréquence variable et tension efficace ajustable

Machine asynchrone ou synchrone triphasée

Pour alimenter à fréquence variable une machine triphasée, il faut disposer d’une source de tension continue de puissance.

Celle-ci est réalisée à partir du réseau alternatif 50Hz par un redresseur triphasé à diodes et un filtre LC.

Le réseau d’alimentation est un réseau triphasé de tensions simples efficace V = 230V et de tensions composées U = 400V.

Tensions simples : )tsin(2Vv1 ; )3

2tsin(2Vv2

; )

3

4tsin(2Vv3

Le filtre LC passe bas permet la limitation des variations de tension et de courant.

L’inductance L du filtre est suffisamment importante pour imposer un courant constant IF = 15A (conduction continue). Le condensateur C, impose lui une tension continue égale à la valeur moyenne de sortie VS0 du pont redresseur.

L’onduleur va reconstituer 3 ondes de tensions de fréquence fondamentale fond variable (de 0 à 150 voire 400hz) et de tension Uond efficace variable en fixant le rapport Uond/fond, à l’aide d’un onduleur MLI.

Uond est limitée à la valeur de la tension composée U du réseau.

REDRESSEUR PD3 : On étudie ici le fonctionnement du redresseur en charge avec IF = 15A afin de dimensionner les composants du pont.

Q1) En appliquant les règles de conduction des diodes à cathodes communes (point C) puis à anodes communes

(point A), déterminer les intervalles de conduction de chacune des 6 diodes D1 à D6. Compléter le document

réponse avec SOIN.

Q2) Tracer alors sur le document réponse l’allure de la tension en C puis en A, déduire alors l’allure de la tension

différentielle UCA = VC – VA que l’on trouve en entrée du filtre LC.

Q3) Tracer sur le document réponse le courant IF en utilisant l’échelle fixée à droite, puis déduire l’allure des

courants dans la diode 1 (ID1) et la diode 4 (ID4) en utilisant les intervalles de conduction déterminés en Q1.

Q4) Ecrire la loi des nœuds liant IL1, ID1 et ID4, puis en déduire l’allure du courant IL1.

Loi des nœuds :

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Q5) Dans la case ci-contre, représenter l’allure du courant dans une diode pour une période complète du réseau (situer amplitude et durée sur les axes). Déduire l’expression du courant moyen IDAV et efficace IDRMS, faire les applications numériques.

Q6) Pour étudier au fil du fonctionnement la tension VD1, mettre en place sur le schéma ci-contre les tension VD1, VD2 et VD3. Déduire alors la tension VD1 lorsque :

D1 conduit,

D2 conduit,

D3 conduit. Représenter alors la tension VD1 pour une période complète du réseau. Localiser la tension inverse maximale répétitive VRRM et donner sa valeur. VRRM =

Q7) Représenter ci-contre une seule période de la tension redressée en

fonction des angles UCA(). Centrer l’axe vertical sur son maximum et indiquer le type de fonction que l’on obtient, SIN ou COS. Exprimer son amplitude en fonction de V puis de U.

Montrer que la période angulaire de UCA() est égale à 2π/6. Poser l’intégrale permettant de déterminer sa valeur moyenne que l’on notera VS0, la résoudre, exprimer VS0 en fonction de V puis de U et calculer sa valeur.

Q8) En considérant le filtre LC idéal, donner la valeur de la tension continue aux bornes du condensateur C. Déduire alors l’impédance équivalente de la charge ZCH vue de l’entrée de l’onduleur pour un courant IF de 15A.

Q9) Bilan de l’étude et critères de choix des diodes Donner les trois critères à retenir pour choisir les diodes du pont redresseur et calculer leur valeur avec un coefficient de sécurité de 25%. Choisir une diode dans le tableau de la page 4

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Q1) Diodes en

conduction

(intervalles)

Q3) Courants

dans D1 et D4

Q4) Courant

dans la

phase L1

Q5) Tension VD1 Q2) Tensions VC, VA

et UCA

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Commentaires sur les données fournies, modèle réel d’une diode avec pertes