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BTS Electrotechnique (deuxième année)

Les Hacheurs Réversibles

CONVERTISSEURS CONTINU - CONTINU : HACHEURS et ALIMENTATIONS A DECOUPAGES

III. LES HACHEURS REVERSIBLES

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2. Hacheur réversible en courant

2.1. Présentation

Dans ce système, le changement du sens de parcours de l'énergie est lié au changement de signe du courant alors que la tension reste de signe constant.

Cette inversion du courant implique une modification de la structure des interrupteurs intervenants dans le montage. En effet, les diodes et transistors préalablement utilisés sont unidirectionnels en courant, le retour de celui-ci n’est pas possible.

Ainsi l’interrupteur sera formé de deux composants, un interrupteur commandable à l’amorçage et au blocage (un transistor, IGBT, MOS ou bipolaire, ou un thyristor GTO) associé à une diode montée en antiparallèle. La structure de l’interrupteur ainsi formé sera la suivante :

Structure de l'interrupteur

Cette fois, iK peut être positif ou négatif.
Si iK est positif, le courant circule par le transistor K.
Si iK est négatif, le courant circule par la diode D.

2.2. Le rapport cyclique

Schéma d'un hacheur réversible en courant

E est une source de tension continue idéale (avec lissage éventuel par condensateur).

T1 et T2 sont des interrupteurs commandables à l’ouverture et à la fermeture, soit par exemple des transistors bipolaires. D1 et D2 sont des diodes à jonction. Les ensembles K1 et K2 forment des interrupteurs électroniques commandables à l’ouverture et à la fermeture et bidirectionnels en courant.

La charge voit son courant lissé par l’inductance L.

Le courant dans la charge est nommé iCh ; le courant délivré par la source de tension est nommé iS.

Les sens de parcours des différents courants du dispositif dépendent du sens de transfert de l’énergie.

2.3. Analyse du fonctionnement

Il existe deux modes de fonctionnements :

  • soit le transfert de l’énergie s’effectue de la source vers la charge alors la machine à courant continu fonctionne en moteur,
  • soit le transfert de l’énergie s’effectue de la charge vers la source alors la machine à courant continu fonctionne en génératrice. Il s’agit d’une phase de freinage de la MCC.

On effectue l’analyse du fonctionnement en distinguant les deux cas précédents.

1er cas : le transfert de l’énergie s’effectue de la source vers la charge. Fonctionnement moteur.

La conduction du courant est assurée par les interrupteurs T1 et D2. Le montage fonctionne alors selon le schéma suivant :

 Schéma pour le transfert d'énergie vers la charge

On reconnaît le montage du hacheur série. Il suffit donc de se ramener à l’étude du hacheur série pour décrire le fonctionnement du montage.

2ème cas : le transfert de l’énergie s’effectue de la charge vers la source. Fonctionnement génératrice.

La conduction du courant est assurée par les interrupteurs D1 et T2. Le montage fonctionne alors selon le schéma suivant :

schéma pour le transfert d'énergie vers la source

On reconnaît le montage du hacheur parallèle. Il suffit donc de se ramener à l’étude du hacheur parallèle pour décrire le fonctionnement du montage.

Passage d’un mode de fonctionnement à l’autre.

Il existe deux modes de commandes : commande symétrique et commande alternée :

En commande alternée, tant que le courant iC est positif, T1 et D2 assurent le fonctionnement du hacheur en conduisant à tour de rôle comme nous l'avons expliqué précédemment.

Si iC vient à s'annuler puis changer de signe, alors, dès que l'on détecte le passage par 0, on lance la commande de T2. C'est alors T2 et D1 qui assurent à tour de rôle la conduction.

chronogrammes de la tension et du courant pour la charge en commande alternée

Le passage d’un mode de fonctionnement à l’autre implique un basculement de la commande d’un transistor à l’autre. Ce basculement impose à la commande de réaliser une détection de l’annulation du courant dans la charge.

En commande symétrique, le transistor T1 est commandé de 0 à αT et T2 est commandé de αT à T. On passe alors d’un mode de fonctionnement à l’autre de façon automatique. Si la source fourni plus d’énergie électrique que la charge n’a accumulée d’énergie cinétique alors le montage fonctionne en hacheur série et T1 et D2 assure la conduction du courant. Si la source fournie moins d’énergie électrique que la charge n’a accumulée d’énergie cinétique alors le montage fonctionne en hacheur parallèle et T2 et D1 assure la conduction du courant. Le fonctionne mixte est possible à la limite de ces deux modes de fonctionnement.

chronogrammes de la tension et du courant pour la charge en commande symétrique

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