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Variateurs électroniques de vitesse
Hiver 2010
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L’électronique de puissance à permis le développement de composantes de commutation rapides;
Le développement des microprocesseurs à permis d’avoir accès à des capacités de calculs complexes qui servent à générer les séquences de commutations des composants de l’électronique de puissance.
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Modes de fonctionnement
Les variateurs de vitesses permettent d’avoir accès à divers modes de fonctionnement.
Ces modes de fonctionnement sont associés aux quadrants du plan vitesse-couple.
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Les 4 quadrants
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Modes de fonctionnement à 1 quadrant
1 quadrant moteur. Un seul sens de marche. Freinage par dissipation de
l’énergie cinétique dans la charge ou via un frein.
Perceuse, pompe, ventilation, aspirateur, …
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Modes de fonctionnement à 1 quadrant
1 quadrant générateur. Un seul sens de marche. Doit être entrainé par le coté
mécanique.
Éolienne, alternateur d’automobile, d’avion, de bateau, …
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Modes de fonctionnement à 2 quadrants
Quadrants I et III. Inversion du flux ou des connections
de l’induit sur moteur à CC.
Inversion mécanique. Passage par l’arrêt.
Visseuse/dévisseuse, lève-vitre électrique, réglage rétroviseur, …
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Modes de fonctionnement à 2 quadrants
Quadrants I et II. Utilise un convertisseur réversible
à deux quadrants. Couple résistant peut être
non nul à l’arrêt.
Engins de levage, …
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Modes de fonctionnement à 2 quadrants
Quadrants I et IV. Entraiment d’un véhicule (transport
unidirectionnel): Accélération; Freinage électrique.
Scooter électrique, laminoir, dérouleuse, …
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Modes de fonctionnement à 4 quadrants
Solution la plus performante et la plus onéreuse. Changement de
quadrants n’importe où.
Traction, robotique, …
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Redresseur Circuit intermédiaire Onduleur Moteur
Circuit de contrôle
Variateur électronique de vitesse
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Technologies pour le redresseur
Diodes Non contrôlable; 1 seul quadrant.
Thyristors Contrôlable; Plus d’un quadrant.
Redresseur Circuit intermédiaire Onduleur Moteur
Circuit de contrôle
Variateur électronique de vitesse
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Redresseur à diodes
Tension moyenne de sortie est environ 1.35 x la tension RMS en CA.
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Redresseur à diodes
Tension moyenne de sortie est environ 1.35 x la tension RMS en CA.
Exemple: Source triphasée:
Tension phase-phase 100 V RMS.
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Redresseur à thyristors
Tension moyenne de sortie est environ 1.35xcos(α) x la tension RMS.
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Bilan
Redresseur à diodes: Tension de sortie constante;
Redresseur à Thyristors: Tension variable en fonction des angles
d’amorçage des gâchettes. 6 signaux à générer !
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Technologies pour le circuit intermédiaire
Filtre L: Filtrage des composantes à haute
fréquence; Direction du signal réversible.
Filtre LC: Filtrage des composantes à haute
fréquence.
Redresseur Circuit intermédiaire Onduleur Moteur
Circuit de contrôle
Variateur électronique de vitesse
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Technologies pour le circuit intermédiaire
Hacheur: Génération d’une tension continue
variable. Découpage du signal d’entrée.
Redresseur Circuit intermédiaire Onduleur Moteur
Circuit de contrôle
Variateur électronique de vitesse
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Circuit L (bobine de filtrage)
Courant de sortie fonction de la tension d’entrée.
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Circuit (filtre) LC
Tension de sortie fonction de la tension d’entrée.
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Hacheur (chopper)
Tension CC d’entrée constante, découpée par un transistor pour générer une tension CC variable.
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Commande du hacheur
V Vt
t tou t inon
on o ff
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Bilan
Tension (courant) filtrée et d’amplitude inchangée.
Tension hachée et filtrée et variable en sortie.
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Technologies pour l’onduleur
Hacheur: Génération d’une tension continue
variable. Découpage du signal d’entrée.
Redresseur Circuit intermédiaire Onduleur Moteur
Circuit de contrôle
Variateur électronique de vitesse
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