Enseignant: Mohamed OULD SEGANE

INSTITUT SUPERIEUR D’ENSEIGNEMENT

TECHNOLOGIQUE DE ROSSO

DEPARTEMENT DE GENIE ELECTROMECANIQUE

Session 5

2014/2015

1

Chapitre 0

2

Électronique de Puissance (EP)

Traitement de l’énergie

Électronique du Signal

Traitement du signal

Échange d’énergie électrique entre au moins deux systèmes

Fonction de

Conversion

de l’énergie

Fonction de

Contrôle

de l’énergie

Compatibilité des

caractéristiques :

Tension

Courant

Fréquence

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

3

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

Gamme de puissance de l’EP:

Indépendant de la puissance (du mW au MW)

Montre 10µW

Véhicule hybride 35kW

Lampes fluorescentes 15W

Locomotive FRET 4,2MW 4

Définition : L’électronique de puissance est la branche de l’électrotechnique qui a pour objet l’étude de la conversion statique de l’énergie électrique (notamment les structures, les composants, les commandes et les interactions avec l’environnement, …)

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

5

L’électronique de puissance traite l’énergie électrique par

voie statique.

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

La conversion statique est réalisée au moyen de

convertisseurs statiques.

Ce sont des dispositifs qui transforme de l’énergie électrique

disponible en une forme appropriée à l’alimentation de la

charge.

Il peut s’agir de changer le type de source (DC vers AC ou

AC vers DC, changement de valeur efficace, moyenne, de

fréquence, …)

6

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

Objectifs de l’EP

Source alternative

Source continue

Source continue

Source alternative

(f)

Charge à alimenter en continu

Charge à alimenter en alternatif

Charge à alimenter en continu

Charge à alimenter en alternatif

(f’)

Redresseur

Onduleur

Hacheur

Gradateur (f=f’)

Cycloconvertisseur (ff) 7

Le redresseur :

t t

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

8

1 le redresseur commandé :

t t

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

9

L ’onduleur :

fondamental

t

t

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

10

t

MLI Modulation de la largeur d ’impulsions ou PWM pulse width modulation

Onduleur MLI

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

11

Le gradateur :

t

t

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

12

Le cycloconvertisseur :

t

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

13

Le hacheur :

t

E

t

E

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

14

t

E

tension moyenne

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

15

augmentation du rendement

minimisation du poids et du coût des dispositifs de refroidissement

Pertes aussi faibles que possible

pertes

CVS Pe Ps

Composants jouant le rôle d’interrupteurs électroniques

Composants passifs non dissipatifs :

Inductance Condensateur

Transformateur

Résistance

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

Composants en l’EP

16

D1 D2 v

i

Convention générateur

Convention récepteur

i

v

0

i

v

0

Si v*i > 0

D1

Générateur

Dipôle actif

D1

Générateur

Dipôle actif

D2

Récepteur Dipôle passif

D2

Récepteur Dipôle passif

Si v*i < 0

D1

Récepteur

Dipôle passif

D1

Récepteur

Dipôle passif

D2

Générateur Dipôle actif

D2

Générateur Dipôle actif

Sens de transfert de l’énergie

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

17

Convention générateur

v

i 0

batterie

Panneau solaire

Résistance

Convention récepteur

v

i 0

Machine à courant continu

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

18

Types de sources

Sources statiques (Variation infiniment lente)

r 0

v imposée

i

i

v

i imposé v

r

Source de

tension

Source de

courant

Caractéristique Tension - Courant

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

19

Nature des sources facilement modifiables :

par ajout de composants passifs

C

v

i

i

v

uL=L.di/dt=E-v

di/dt=(E-v)/L

Si L grand alors :

di/dt=0 soit i = constante

iC=C.dv/dt=I-i

dv/dt=(I-i)/C

Si C grand alors :

dv/dt=0 soit v= constante

Évolution des sources

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

20

Règle 1 à respecter impérativement :

CVS

une source de tension ne doit jamais être court-circuitée

mais elle peut être ouverte ;

Règles d’associations

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

21

le circuit d’une source de courant ne doit jamais être ouvert

mais il peut être court-circuité ;

Règle 2 à respecter impérativement :

Règles d’associations

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

22

CVS

Règles 3 à respecter impérativement :

CVS

il ne faut jamais connecter entre elles deux sources de même nature

Règles d’associations

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

23

On ne peut connecter directement entre elles que des sources de nature

différentes :

Règle 4 à respecter impérativement :

Règles d’associations

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

CVS

24

K1

K2

Cellule de commutation

K1= K2

Exemple Convertisseur statique Tension/Courant

CVS Source de tension

Source de courant

Règles d’associations

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

Exemple Convertisseur statique Tension/Courant

25

Cas de source monophasée

E

0 E

Exemple 1 Hacheur série et hacheur réversible en courant

E

-E

Exemple 2 Hacheur quatre quadrants et onduleur monophasé

E

K1

K2

K3

K4

v

K1

K2

K1=K2

K1=1

K2=1

K1=K2

K3=K4

K1=K4=1

K2=K3=1

v=E

v=0

v=E

v=-E

v v

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

26

Cas de source polyphasée

Exemple 3 Redresseur double alternance

Exemple 4 Redresseur triphasé double alternance

Exemple 5 Onduleur de tension triphasé

v

-v v

K1

K2

K3 K4

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

27

Ce n’est pas le nom (redresseur, hacheur, onduleur, …) ou la désignation du montage qui est important, mais sa STRUCTURE.

E

K1

K2

K3

K4

Cette structure peut correspondre aussi bien à un montage redresseur monophasé, un hacheur 4 quadrants, à un onduleur monophasé.

Remarques

INTRODUCTION à l’Electronique de Puissance

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