Variateurs électroniques de vitesse Hiver 2010

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.

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.

Les 4 quadrants

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, …

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, …

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, …

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, …

Modes de fonctionnement à 2 quadrants Quadrants I et IV. Entraiment d’un véhicule (transport unidirectionnel): Accélération; Freinage électrique. Scooter électrique, laminoir, dérouleuse, …

Modes de fonctionnement à 4 quadrants Solution la plus performante et la plus onéreuse. Changement de quadrants n’importe où. Traction, robotique, …

Technologies pour le redresseur Diodes Non contrôlable; 1 seul quadrant. Thyristors Contrôlable; Plus d’un quadrant.

Redresseur à diodes Tension moyenne de sortie est environ 1.35 x la tension RMS en CA.

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.

Redresseur à thyristors Tension moyenne de sortie est environ 1.35xcos(α) x la tension RMS.

Bilan Redresseur à diodes: Redresseur à Thyristors: Tension de sortie constante; Redresseur à Thyristors: Tension variable en fonction des angles d’amorçage des gâchettes. 6 signaux à générer !

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.

Technologies pour le circuit intermédiaire Hacheur: Génération d’une tension continue variable. Découpage du signal d’entrée.

Circuit L (bobine de filtrage) Courant de sortie fonction de la tension d’entrée.

Circuit (filtre) LC Tension de sortie fonction de la tension d’entrée.

Hacheur (chopper) Tension CC d’entrée constante, découpée par un transistor pour générer une tension CC variable.

Commande du hacheur

Bilan Tension (courant) filtrée et d’amplitude inchangée. Tension hachée et filtrée et variable en sortie.

Technologies pour l’onduleur Hacheur: Génération d’une tension continue variable. Découpage du signal d’entrée.