« Les convertisseurs AC/DC » Khaled,chaibainou@gmail,com Cours d’Electronique de puissance Chapitre II : Les montages Redresseurs « Les convertisseurs AC/DC » Chaibainou khaled Khaled,chaibainou@gmail,com 1

Introduction Quatre types de conversion de l'énergie électrique 1- Conversion alternatif / continu (AC / DC) : • Montage redresseur - non commandé (à diodes) - commandé (à thyristors) • Applications - alimentation continue (pour circuits électroniques) alimentation pour moteur à courant continu chargeur de batteries ... 2

2- Conversion continu / continu (DC / DC) • Montage hacheur - série (abaisseur de tension) - parallèle (élévateur de tension) • Applications - alimentation à découpage (ordinateur, mobile - alimentation pour moteur à courant continu …) 3

3- Conversion continu / alternatif (DC / AC) • Montage onduleur • Applications - alimentation de secours (+ groupe électrogène) - variateur de vitesse pour moteur asynchrone ... 4

4- Conversion alternatif / alternatif (AC / AC) • Montage gradateur • Applications - variateur de lampe halogène vitesse pour moteur universel ... 5

Chapitre II Conversion alternatif Montages redresseurs / continu II,1- Redressement non commandé On utilise des diodes de redressement. II-1-1 Rappel sur la diode La diode est supposée parfaite (tension de seuil nulle) - dans l'état passant interrupteur fermé Fig. 1a u=0 i>0 Fig. 1b u<0 i=0 - dans l'état bloqué interrupteur ouvert 6

En résumé, la diode est un interrupteur électronique : - unidirectionnel en courant (un seul sens de conduction) - non commandable (la conduction et le blocage sont imposés par le reste du circuit) 7

II-1-2- Exemple de montage redresseur : le pont de Graëtz monophasé Ce pont nécessite quatre diodes. La tension d’alimentation u(t) est alternative : 8

D1 D3 • Analyse du fonctionnement On suppose que la charge est une résistance R. a- tension d’entrée positive D1 et D3 conduisent : v = u 9

D2 D4 b- tension d’entrée négative et conduisent : v = -u Le La pont de Graëtz permet de " redresser " une tension : v =|u| tension de sortie est " continue " : elle ne change pas de signe. 10

II-1-3- Application : alimentation continue alimentée par le secteur Le circuit se compose d'un transformateur monophasé suivi d'un pont de Graëtz : 11

avec mV le rapport de transformation On suppose le transformateur parfait : u2(t) = mV u1(t) avec mV le rapport de transformation à vide. • Pour une charge résistive : Fig. 4 0 t v(t) u2(t) + + - - + + + + T/2 T 12

𝑉= 2 𝑉 𝜋 • Valeur moyenne de la tension de sortie A.N. 𝑉= 2 𝑉 𝜋 A.N. transformateur 230 V / 6 V 𝑉 = 𝑢 2 = 2 𝑈 2 =8,5𝑉 <𝑉>= 2 𝑉 𝜋 =5,4𝑉 13

0 t • Condensateur de " découplage " On ajoute résistance un : forte capacité aux bornes de la A Fig. 5a + R B C Le condensateur de découplage permet de lisser la tension de sortie : (1) (2) 0 t (2) décharge Fig. 5b v(t) ondulation (1) charge 14

⇒ Pour un lissage satisfaisant, il faut choisir C de façon que RC >> T. Taux d'ondulation : ∆𝑉 𝑉 ≈ 1 2𝑅𝐶𝑓 A.N. R = 47 , C = 3300 µ F, f = 50 Hz ⇒ taux d'ondulation de 6 % ondulation v = 0,5 V (8,0 < v < 8,5 V) 15

i i II-2- Redressement commandé On utilise des thyristors. II-2-1- Le thyristor C’est un semiconducteur qui possède trois bornes : l'anode (A), la cathode (C) et la gâchette (G). u A C i i G (commande) Fig. 6a G Fig. 6b • Symbole général 12

Caractéristiques électriques état passant interrupteur fermé • - Caractéristiques électriques u=0 A C i>0 Fig. 6c état passant interrupteur fermé A C i=0 Fig. 6d - état bloqué interrupteur ouvert - Mise en conduction du thyristor (initialement bloqué) 2 conditions : a) u > 0 b) courant de gâchette suffisant (amorçage) Une fois le thyristor amorcé, on peut supprimer le courant de gâchette. 17

- Blocage du thyristor (initialement conducteur) Blocage dès que le courant i s'annule (comme pour une diode). • En résumé, le thyristor est un interrupteur électronique : - unidirectionnel en commandable à la courant fermeture en injectant un courant de gâchette Le thyristor n'est pas commandable à l'ouverture. 18

II-2-2- Exemple de redresseur commandé : le pont mixte symétrique monophasé La charge est ici un moteur à courant continu qui consomme un courant I (supposé constant) : 19

Le circuit de commande des thyristors permet de régler • Chronogrammes Le circuit de commande des thyristors permet de régler l'angle de retard à l'amorçage 𝜃. 20

Th1 D2 D1 • Analyse du fonctionnement - Phase 1 : à l'instant , on 𝜔𝑡=𝜃 , on amorce Th1 : - Phase 2 : à l'instant 𝜔𝑡=𝜋 , u devient négative. conductrice : D2 se bloque et D1 devient C'est une phase de " roue libre ” (la bobine du moteur se décharge). 21

Th2 - Phase 3 : à l'instant , on amorce : - Phase 4 : à l'instant , 𝜔𝑡=𝜃+𝜋 , on amorce Th2 : - Phase 4 : à l'instant 𝜔𝑡=2𝜋 , phase de roue libre : 22

• Application : variation de vitesse d'un moteur à courant continu <𝑉>= 𝑉 𝜋 (1+𝑐𝑜𝑠𝜃) On montre que : 𝑉 = 𝑢 =√2U avec : 23

Pour un moteur à courant continu à excitation constante : vitesse de rotation tension d'induit Les résultats vus dans le chapitre consacré à la machine à courant continu restent valables en prenant pour la tension d'induit sa valeur moyenne : Ω𝛼 < tension d'induit > Ω𝛼 (1 + cos ) L'angle de retard à l'amorçage commande la vitesse de rotation : 24