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BTS Electrotechnique (deuxième année)

Onduleurs monophasés à MLI

CONVERTISSEURS CONTINU - ALTERNATIFS : ONDULEURS

I. ONDULEURS MONOPHASES

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2. Onduleur de tension monophasé à deux interrupteurs

2.1. débit sur charge résisitive

2.1.1. Analyse du fonctionnement

On utilise le montage précédent. La charge est une résistance R.

Observation des oscillogrammes :

Oscillogrammes onduleurs monophasés à deux intérupteurs sur charge résistive

Comme la charge est résistive, l’intensité du courant dans la charge à la même forme d’onde que la tension aux bornes de la charge.

Les interrupteurs K1 et K2 doivent supporter une tension positive à leurs bornes lorsqu’ils sont ouverts et sont traversées par une intensité unidirectionnelle (positive pour K1 et négative pour K2) lorsqu’ils sont fermés. On peut donc réaliser K1 avec un transistor bipolaire NPN et K2 avec un transistor bipolaire PNP.

2.1.2. Grandeurs caractéristiques du montage

2.1.2.1. Période et fréquence

La période et la fréquence de la tension aux bornes de la charge et de l’intensité du courant qui parcourt la charge sont imposées par la commande des interrupteurs, il s’agit donc d’un onduleur autonome.

2.1.2.2. Valeur de moyenne de la tension aux bornes de la charge

Le signal est alternatif : la valeur moyenne de la tension aux bornes de la charge est nulle.

2.1.2.3. Valeur efficace de la tension aux bornes de la charge

On la détermine par la méthode des aires en résolvant l’équation U c = < u c ² >

Pour cela, le problème est découpé en 3 étapes :

Remarque : la valeur efficace de la tension aux bornes de la charge est fixe.

2.2. Débit sur charge inductive

2.2.1. Structure des interrupteurs

La charge inductive implique un déphasage entre la tension et le courant pour la charge. Ainsi uc et ic ne passe pas par 0 aux mêmes instants. Par conséquent, le courant dans les interrupteurs sera bidirectionnels (tantôt positifs, tantôt négatifs). Il faudra adapter la structure des interrupteurs afin que ceux-ci acceptent le double sens de parcours du courant. Pour cela, on place une diode en antiparallèle du transistor pour chacun des interrupteurs K1 et K2.

Structure des interrupteurs

Les interrupteurs sont constitués d’un interrupteur électronique commandable à l’ouverture et à la fermeture (comme un transistor bipolaire, schéma ci-contre) et une diode en antiparallèle. L’état de l’interrupteur est déterminé par le circuit de commande (généralement non représenté sur le schéma).

D'où les schémas génériques.

2.2.2. Analyse du fonctionnement et observation des oscillogrammes

Schéma du montage :

Schéma du montage d'un onduleur autonome à deux interrupteurs

Analyse du fonctionnement :

La commande des interrupteurs impose un fonctionnement périodique de période T réglable.

Pendant la première demi-période (0 ≤ t < T/2), la commande impose K1 fermé et K2 ouvert. Pendant la deuxième demi-période (0 ≤ t < T/2), la commande impose K1 ouvert et K2 fermé.

Onduleur monophasé à deux interrupteurs en débit sur charge inductive : observation des oscillogrammes

Onduleur monophasé à deux interrupteurs : oscillogrammes

2.2.3. Grandeurs caractéristiques du montage

Période et fréquence : imposées par la commande et réglable indépendamment de la charge.

Valeur moyenne de la tension et de l’intensité pour la charge : nulles, les signaux sont alternatifs.

Valeur efficace de la tension aux bornes de la charge : le signal est le même que celui obtenu en charge résistive donc Uc = E. Cette valeur efficace est fixe.

Remarque : les sources de tension continu doivent accepter de fournir de la puissance comme d’en recevoir, elles doivent être réversibles en courant.

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