Bacf1012 : Étude de quelques convertisseurs statiques On dispose, dans l’atelier, de trois convertisseurs statiques :
- un hacheur série, - un onduleur autonome,
- un redresseur non commandé.
L’annexe donne, pour chacun des convertisseurs, le schéma de principe et l’allure de la tension de sortie pour un fonctionnement sur charge inductive.
A— Convertisseur n°1 (voir annexe)
A.1) Quel est le nom de ce convertisseur ? A.2) Quelle est la conversion réalisée ?
A.3) Quelle est la fréquence de la tension u1(t) ?
A.4) Quelle est la valeur de la tension E délivrée par chacune des sources de tension ?
B — Convertisseur n°2 (voir annexe) B.1) Quel est le nom de ce convertisseur ? B.2) Quelle est la conversion réalisée ?
B.3) Quelle est la pulsation de la tension d’entrée e(t) ? B.4) Quelle est la valeur efficace de la tension d’entrée e(t) ?
C — Convertisseur n°3 (voir annexe) C.1) Quel est le nom de ce convertisseur ? C.2) Quelle est la conversion réalisée ?
C.3) Quelle est la valeur du rapport cyclique ?
C.4) Quelle est la valeur moyenne de la tension u3(t) ?
D — Choix du convertisseur
On souhaite pouvoir régler la fréquence de rotation du moteur à courant continu étudié dans la première partie.
Parmi les trois convertisseur étudiés précédemment, lequel faudra-t-il donc choisir?
Justifier la réponse.
Annexe :
Convertisseur n°1:
Schéma de principe Allure de la tension de sortie
Convertisseur n°2:
Schéma de principe Allure de la tension de sortie
Convertisseur n°3:
Schéma de principe Allure de la tension de sortie u1 (V)
230
- 230
t (ms)
0 10 20 30
Charge K1
K2
E
E u1
u3 (V) 500
t (ms)
0 1 2 3
400300 200100
4 5 6
E D u3
c h a r g e K
-50 25 100 175 250 325
u2 (V)
t (ms)
0 10 20 30
e u2
c h a r g e
Bacf1002 :
Afin de faire varier la vitesse du moteur asynchrone, on alimente celui-ci par
l’intermédiaire d’un onduleur. Chaque phase du moteur asynchrone, représentée par la charge ci-dessous, est alimentée selon le schéma :
1] Citer un composant permettant de réaliser cet interrupteur électronique.
2]Indiquer, sur un schéma, les branchements d'un oscilloscope permettant de visualiser la tension uc(t).
3] On commande les interrupteurs de la façon suivante : 0<t<T/2 : K1 fermé et K2 ouvert.
T/2<t<T : K2 fermé et K1 ouvert.
Tracer uc(t) en précisant les échelles utilisées.
4] Calculer la valeur efficace UC de la tension uc(t).
5] Quel type de voltmètre peut-on utiliser pour mesurer cette valeur efficace.
Comment doit-on positionner le commutateur ? Bacf1021 :
Le schéma suivant représente le modèle simplifié d’une partie de l’onduleur :
E = 127 V.
K 1 et K 2 sont des interrupteurs parfaits.
Entre 0 et T/2 : K 1 fermé et K 2 ouvert
Entre T/2 et T : KCHARGE 1 ouvert et K 2 fermé.
K 1
K 2
v(t) i(t)
E E
La charge est inductive. T désigne la période de fonctionnement des interrupteurs.
1) Quel type de conversion de l’énergie électrique effectue un onduleur ? 2)
a - Quelle est la valeur de v(t) quand K 1 est fermé et que K 2 est ouvert ? b - Quelle est la valeur de v(t) quand K 2 est fermé et que K 1 est ouvert ? 3) Représenter l’évolution de la tension v(t) sur la figure n°4 du document-
réponse n°2, si la période de fonctionnement des interrupteurs est de 3,33 ms.
4) Quelle est la valeur efficace de v(t) ?
Bacf1992 :
Deux systèmes permettent de pallier une éventuelle défaillance du réseau :
l’onduleur autonome (pour les pannes de courte durée),
le groupe électrogène (pour les pannes de longue durée).
On se propose d’étudier chacun de ces deux systèmes.
Partie A : L’onduleur autonome
Le schéma de principe en est le suivant : (figure 1)
Les interrupteurs, supposés parfaits, sont commandés périodiquement et à tour de rôle.
100
0 t (ms)
v(t) (V)
3,33 6,66
200
-100
-200
Figure n°4
K1
E
E K2
Source n°1
Source n°2
i u
Charge
FIGURE 1
On supposera, dans cette partie, la charge purement résistive (R = 23 Ω).
Le chronogramme de la tension u(t) aux bornes de la charge est le suivant : (figure 2)
Déterminer :
A.1.a) la valeur de la tension E délivrée par chacune des deux sources supposées parfaites,
A.1.b) la fréquence de la tension u(t),
A.1.c) la valeur moyenne de cette tension u(t), A.1.d) la valeur efficace de la tension u(t).
A.2) Citer un appareil permettant de mesurer cette valeur efficace.
A.3) Tracer sur la figure n°1 du document réponse le graphe du courant i(t) dans la charge.
A.4) Représenter sur la figure 1 du document réponse les branchements d’oscilloscope permettant la visualisation simultanée de la tension u(t) et de la tension E délivrée par la source n°1.
A.5) Nous avons vu que l’onduleur autonome pouvait servir d’alimentation de secours en cas de défaillance de réseau. Citer une autre utilisation de l’onduleur autonome.
t (ms)
15
5 55 25 35 45
u (V)
Figure 2
100 0 200
-100 -200 -300 300
Figure n°1
t (ms)
15
5 55 25 35 45
i (A)
10 0 20
-10 -20 -30 30
