Électronique de Puissance Mardi 22 octobre 2013
EXAMEN 1
Document autorisé : 1 feuille recto-verso écrite à la main Durée : 1h50 Exercice 1 :
PARTIE A :
1) On parle de redresseur 12 impulsions car la fréquence des oscillations de la tension redressée est 12 fois plus grande que celle du réseau (12 oscillations par période électrique).
Les deux redresseurs en pont fonctionnent de manière similaire. La tension redressée à la sortie de chaque pont a 6 oscillations par période électrique. Cependant comme les tensions à l’entrée des ponts sont déphasées de 30 degrés, les oscillations à la sortie sont aussi déphasées de 30 degrés. La somme des deux tensions redressées produit une tension dont la fréquence des oscillations est doublée (12 oscillations par période électrique).
2) Le tracé de la tension redressée du pont 1 est classique (conduction continue). La forme d’onde à la sortie du redresseur en pont 2 correspond à celle du premier tracé avec un déphasage de 30 degrés (2 carreaux).
On peut prendre le thyristor T1 : La tension à ses bornes s’écrit VakT1 = V1-Van et c’est la forme classique dans le cas d’un redresseur en pont à thyristors.
V1 V2 V3 V1 V2 V3 U12 U13 U23 U21 U31 U32 U12 U13 U23 U21 U31
U32 U12 U23
U13
U32 U12 U21 U31 U13
U31 U21
V1 V2 V3 V1 V2 V3
U12 U13 U23 U21 U31 U32 U12 U13 U23 U21 U31
U32 U12 U23
U13
U32 U12 U21 U31 U13
U31 U21
Vpont1 Vpont 2
VAKT1
Iph1
T1 T2 T3
T6 T4 T5
T1 T2 T3
T6 T4 T5
PARTIE B
1) On a intérêt à maximiser le facteur de puissance :
Lorsque la tension redressée est maximale, on devrait imposer θ = 0o pour fonctionner comme un redresseur à diodes. La tension redressée minimale sera obtenue en faisant varier θ.
( )
max cosd d
V θ =V ⋅ θ
De la première condition (θ=0o lorsque Vd est maximal), on peut déduire Vdmax.
max 3500
Vd = V avec θ=0o La deuxième condition donne :
min max max max min max
max
cos cos 2500 0.715 44.4
3500 o
d d d
d
V V V
θ θ V θ
= ⋅ ⇔ = = = ⇒ =
On en déduit 0≤ ≤θ 44.4o 2) Vd pont1
( )
θ 3 ULLMAX cosθ Vd pont2( )
θ− = ⋅p ⋅ = −
Les deux ponts sont en série :
max 1 2 2 3 max 1833
6
MAX MAX
d d pont d pont LL LL d RRM
V V V U U p V V V
− − p
= + = ⋅ ⋅ ⇔ = ⋅ = =
3 100
FAV Ichmoy
I = = A
3 173
RMS Ichmoy
I = = A
3) Rapport de transformation :
sec
550 0.424
1832 2
LL primaire LL ondaire
a U U
−
−
= = =
4) Puissance apparente du transformateur :
2 245
3
2 3 2 1833 245 1.1
Iph Ich A
S U I MVA
= ⋅ =
= ⋅ ⋅ ⋅ ≈ ⋅ ⋅ =
2 2 300 1154 0.424
ph ph prim
I I A
− = ⋅ a = ⋅ =
5) Avec le surdimensionnement de 30%, les caractéristiques des composants sont les suivantes :
2 1.3
RRM RRM
V = ⋅V = 2382 V IFAV2=1.3 . IFAV =130 A IFRMS2 =1.3 . IFRMS = 225 A
On peut utiliser le composant ayant le sigle suivant : CD632415C
6) Le plus simple est d’utiliser la figure sur les pertes dissipées avec des courants rectangulaires 120 degrés.
On trouve, pour un courant de 100A, des pertes par composant de 145 W Pour un module de 2 composants, on obtient : 290 W
Il y a 12 thyristors dans ce convertisseur. Les pertes totales sont : P=12 145 1740⋅ = W
Le rendement : 3500 300 0.998
3500 300 1740 Pch
Pch pertes
h ⋅
= = =
+ ⋅ +
7) Il y a deux composants dans le module. Le modèle équivalent thermique est le suivant :
Les pertes d’un composant sont de 145 W
Rth-jc = 0.17 oC/W (d’après les données techniques) Rth-cs = 0.08 oC/W (d’après les données techniques)
La température de jonction ne doit pas dépasser 125 oC. On va la fixer à 100oC par sécurité
2 2
jc
SA cs
Tj Ta Rth
Rth Rth
Pertes
< − − −
⋅
0.042 o / RthSA< C W
Rth-cs Ta
Rth-sa Rth-jc
Rth-jc Pertes
Exercice 2 :
1) Le montage est le suivant. Il permet de régler la valeur efficace de la tension appliquée à la charge.
2) Voir graphique
3) La démonstration a été faite lors du dernier cours.
On trouve :
1 2 sin2 1 1sin 2 2 1 1sin 2
( )
2 4 2
RMS Max Max Max
V V d V V
p θ p θ
θ θ
a a a a p θ θ
p p p
− −
= ⋅ ⋅
∫
⋅ = ⋅ ⋅ − = ⋅ ⋅ − + RMS 0.44 Max
V = ⋅V
V1 -V1 V1 -V1 -2V1 2V1
-2V1 2V1
2V1 -2V1
2V1 -2V1
-V1 V1 -V1 V1
V1 -V1 V1 -V1
-2V1 2V1
-2V1 2V1
2V1 -2V1
2V1 -2V1
-V1 V1 -V1 V1
T1 T2 T1
T1 T2 T1
Ich VAKT1
