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BTS Electrotechnique (deuxième année)

Onduleurs triphasés

CONVERTISSEURS CONTINU - ALTERNATIFS : ONDULEURS

III. ONDULEURS TRIPHASES

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2. Onduleur triphasé de tension en commande simple

2.1. Schéma du montage

Schéma d'un onduleur triphasé

Le montage est constitué d’une source de tension continue E réversible en courant. La charge est généralement une machine à champ tournant et, de ce fait, se comporte comme une source triphasée de courants alternatifs (éventuellement supposés sinusoïdaux).

L’onduleur de triphasé de tension permet le transfert de puissance entre une source de tension continue et une source de courant alternative, triphasée.

L’onduleur triphasé en constitué de 3 branches d’onduleur comportant deux interrupteurs commandables à l’ouverture et à la fermeture et de deux diodes branchées en antiparallèle de ces interrupteurs permettant la bidirectionnalité du courant.

2.2. La commande simple

La commande simple (ou « 1/3 – 2/3 », ou « commande à 120° ») consiste à fermer les interrupteurs de la manière suivante, ce qui impose la forme d’onde des tensions composées de sorties :

Chronogrammes des tensions onduleur triphasé

Justification de la forme d’onde des tensions simples :

Si le système est équilibré on a v1(t) + v2(t) + v3(t) = 0 quelque soit t. En conséquence, il n’y a jamais d’harmonique 3 et multiple de 3 dans les tensions.

De plus,

                        u12(t) = v1(t) - v2(t)
                        u23(t) = v2(t) - v3(t)
                        u31(t) = v3(t) - v1(t)

Calculons      u12(t) - u31(t) = v1(t) - v2(t) - v3(t) + v1(t) = 2v1(t) - (v2(t) + v3(t))

Soit, en remplaçant :

                        v1(t) = ⅓.[u12(t) - u31(t)]
                        v2(t) = ⅓.[u23(t) - u12(t)]
                        v3(t) = ⅓.[u31(t) - u23(t)]

2.3. Valeurs efficaces des tensions de sortie

On détermine la valeur efficace des tensions composées par la méthode des aires en résolvant l’équation U = < u ² >

Pour cela, le problème est découpé en 3 étapes :

  • On trace le graphe du signal u²(t) :
    graphe du carré de la tension composée
  • On détermine la valeur moyenne de u²(t) : < u²(t) > = ⅔.E²
  • On prend la racine carrée du résultat précédent :

    U = < u ² ( t ) > = . E ²

    U = . E

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

De même pour les valeurs efficaces des tensions simples :

  • On trace le graphe du signal v²(t) :
    graphe du carré de la tension simple
  • On détermine la valeur moyenne de v²(t) : <v²(t) > = 2/3².E²
  • On prend la racine carrée du résultat précédent :

    V = < v ² > = 2 3 ² . E ²

    V = 2 3 . E

On remarque que V = U 3

2.4. Puissances

On suppose le courant de ligne sinusoïdal de valeur efficace I. Le fondamental de la tension simple a pour valeur efficace V 1 = 2 π . E . Le déphasage entre le fondamental de la tension simple et le courant de ligne correspondant est appelé φ. Donc la puissance active vérifie :

P = 3 . 2 π . E . I . cos φ = E . < i s >

La puissance réactive est :

Q = 3 . 2 π . E . I . sin φ

La puissance apparente vérifie la relation :

S = 3 . 2 3 . E . I

Donc la puissance déformante est :

D = S ² P ² Q ² = 2 . E ² . I ² 9 . 2 π ² . E . I

D = 2 . E . I . 1 9 π ²

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