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1 Les redresseurs = 1 2 (3) + - Pierre-Alain GILLESEEA / Conversion dénergie Conversion électrique / électrique alternatif continu.

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1 1 Les redresseurs = 1 2 (3) + - Pierre-Alain GILLESEEA / Conversion dénergie Conversion électrique / électrique alternatif continu

2 2 Redresseur élémentaire à 1 diode 1- Montages élémentaires Charge résistive : Charge inductive : et > 0 mais très mal lissés... vsvs isis i s mieux lissé mais... D On D Off T ( V ou A )

3 3 Hypothèse pour la suite: charge = source de courant i s = Is = Cte Redresseur élémentaire à 2 diodes vsvs isis redressement double alternance i s ne sannule pas D1D2 T 1- Montages élémentaires

4 4 Redresseurs élémentaires triphasés Montage à cathodes communes : Montage à anodes communes : vsvs I s = Cte D1D2 D3 D1 D2 vsvs Cest la diode connectée au potentiel « le plus positif » qui conduit vsvs T vsvs Cest la diode connectée au potentiel « le plus négatif » qui conduit 1- Montages élémentaires

5 5 Redresseur élémentaire commandé vsvs I s = Cte vsvs Instants damorçage naturel Ψ Ψ Ψ Ψ Angle de retard à lamorçage des thyristors réglable par Ψ T T1 T2 T3 1- Montages élémentaires

6 6 V 2 VsVs IsIs ieie v VsVs ieie I s =cte v D1 i D1 D2 D3 D4 D1 D3 D2 D4D1 D3 Pont monophasé à diodes 2- Montages en pont v... T τ ond = 78 % k = 0,900 THD i = 48 %

7 7 VsVs V 2 V V U 23 U 21 U 31 U 32 U 12 =V 1 -V 2 U 13 IsIs i D1 i1i1 VsVs i1i1 IsIs v D1 i D1 D3 D5 D2D4 D6 Pont triphasé à diodes D3D5 D1 D6D2 D4 T 0 0 D1 D2 τ ond = 7 % k = 0,955 THD i = 31 % 2- Montages en pont

8 8 V 2 VsVs Pont commandé à thyristors VsVs i1i1 IsIs VsVs Puissance = Fontionnement en onduleur autonome : > < 0 vsvs I s0 réglable 2- Montages en pont

9 9 Filtre LC 3- Qualité côté charge vsvs E I L Inductance de lissage : Charge vsvs isis E I L C Filtre LC : Linductance lisse le courant La capacité lisse la tension Cahier des charges : ondulation de I et/ou E choix de L et C τ ond 1 % MCC Pont de diodes triphasé E

10 10 Redresseur sur charge capacitive Charge vsvs ieie I C Pont de diodes monophasé isis Lhypothèse i s = C te nest pas valable ici... D1 + D3D2 + D4 v Plus la capacité est grande plus la tension est lissée τ ond = 1 à 5 % aucune diode aucune diode mais... (Cf 16) 3- Qualité côté charge

11 11 T R Hacheur de freinage 4- Réversibilité en courant Moteur vsvs i s 0 E I Pont de diodes non réversible en courant Alimentation dun moteur à courants alternatifs (variateur de vitesse) : Pour freiner le moteur il faut I < 0 charge de C, E Hacheur de freinage : Dissipation de lénergie de freinage par effet Joule dans R Onduleur

12 12 IsIs BB Alstom / SNCF 1998 Pont 4 quadrants Pont réversible en courant interrupteur réversible en courant I s < 0 possible freinage avec renvoi dénergie sur le réseau 4- Réversibilité en courant

13 135- Qualité côté réseau Qualité côté réseau Un redresseur est une charge non linéaire : alimenté par une tension sinusoïdale, il absorbe un courant qui ne lest pas Les harmoniques du courant absorbé polluent le réseau et dégradent le facteur de puissance Les normes CEM sont de plus en plus contraignantes... 2 problèmes : - Le facteur de puissance - La pollution du réseau perturbations conduites & rayonnées = pb de compatibilité électromagnétique ( CEM )

14 14 Harmoniques pour un redresseur sur charge capacitive Charge ieie Pont monophasé Evolution temporelle de i e Spectre de i e Pollution harmonique très importante : THDi = 200 à 300 % ! Mauvais facteur de puissance : k 0,4 montage réservé aux petites puissances quel avenir avec le durcissement des normes CEM ?... H1 = fondamental à 50 Hz H3 H5 H7 H9 H11 H13... harmoniques impaires (A) 5- Qualité côté réseau

15 15 Harmoniques pour un redresseur avec filtre LC Spectre t i1i1 Gabarit de la norme pour I > 16 A /phase CEI / EN Linductance sur le bus continu permet datténuer les harmoniques mais est insuffisante pour satisfaire les normes CEM pour I > 16 A THDi = 31 % k = 0,955 i1i1 5- Qualité côté réseau

16 16 Solution à composants passifs = charge C L 5 C 5 L 7 C 7 Filtrage H5 Compensation de Q Filtrage H7 H1, H5, H7, H11... H5 H7 H1, H11... Q = 0 Q si Z 5 = 0 H5 est court circuité à 5x50 Hz Pont commandé Solution désormais réservée aux très fortes puissances 5- Qualité côté réseau

17 17 Absorption sinusoïdale : Redresseur MLI 4 quadrants Dénomination Redresseur sinus Redresseur haute fréquence Redresseur MLI Avantages 4 quadrants THDi 4 % k 0,98 Possibilité de fournir du réactif Inconvénients (de moins en moins vrai avec les progrès techniques) Commande complexe coûteux Bcp de commutations pertes élevées limité en puissance inductances de filtrage MOS ou IGBT Chez Siemens : variateurs de vitesse à redresseurs 4Q jusquà 1,2 MW 5- Qualité côté réseau

18 18 Solution performante mais coûteuse k 0,98 THDi 4 % Absorption sinusoïdale : Filtre actif Structure de type onduleur 5- Qualité côté réseau

19 19 Filtre réseau Même avec les solutions dabsorption sinusoïdale, il reste des harmoniques HF ( radiofréquences > 100 kHz ) Harmoniques de faible amplitude, mais à fort pouvoir polluant local en perturbations rayonnées Les hautes fréquences sont assez faciles à filtrer Arcotronics 5- Qualité côté réseau

20 20 2 motrices x 3 bogies x 2 MCC x 580 kW alimentation bi-courant TGV PSE Alstom / SNCF 1981 Changement des balais tous les km 6- Applications

21 21 Traction 1500 V continu 3,1 MW km/h Hacheur à thyristors 6- Applications

22 22 Traction en 25 kV alternatif 6,45 MW km/h effort de traction: 222 kN max 95 kN nominal 1 rame = 385 t Pont mixte monophasé 6- Applications

23 23 Hacheur de freinage Freinage rhéostatique Contrôle par modification résistance apparente ou défluxage 6- Applications

24 24 Liaisons à courant continu 4 ponts en série qualité côté charge et réseau Harmoniques k Pb du transport de la puissance réactive => CCHT si > 40 km en sous-marin > 800 km en aérien France Angleterre liaison sous-marine IFA 2000: France Angleterre 2000 MW SaCoI: Sardaigne Corse Italie 7 liaisons Europe continentale Scandinavie Liaison Italie Grèce 6- Applications


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