Chapitre B.3.1.3 Hacheur série
Conversion continu-continu 1°) Généralités
C'est un convertisseur continu-continu, qui permet d'alimenter une charge sous tension réglable à partir d'une tension continue constante.
Son rendement est généralement bon.
Symbole du convertisseur:
Pour faire cette conversion, on utilise un interrupteur électronique, qui permet de « hacher » la tension continue d’alimentation, afin de faire varier la valeur moyenne de la tension en sortie du convertisseur.
Le symbole de l'interrupteur électronique unidirectionnel en courant commandable à l'ouverture et à la fermeture est le suivant:
C’est souvent un transistor.
2°) Grandeurs caractéristiques 2.1) Rapport cyclique
Soit t1 = αT, on appelle alors α = t1 / T , le rapport cyclique.
T = t fermeture + t ouverture α est compris entre 0 et 1.
2.2) Valeur moyenne de la tension v2
v
2=L'hacheur série est un abaisseur de tension continue dans la mesure où α est au plus égal à 1.
La relation trouvée est vraie quelle que soit la charge.
On mesure la valeur moyenne à l'aide d'un voltmètre numérique en position DC.
2.3) Valeur efficace de la tension v2
V2eff=
On mesure la valeur efficace à l'aide d'un voltmètre numérique de type R.M.S en position AC + DC.
Bernaud J 1/1
Chapitre B.3.1.3 Hacheur série
3°) Etude du hacheur série en conduction ininterrompue
V1 v2
i2
LB
LM
RM
EM RB
Bobine de lissage (LB et RB ).
3.1) Modélisation de la charge
v2
L R E
i2
avec R = RM + RB et L = LM + LB
= v2
3.2) Expression du courant i2
On fera les hypothèses suivantes la chute de tension aux bornes de R est négligeable devant les deux autres et le courant i2 est imparfaitement lissé. Le schéma devient donc le suivant:
3.2.1) pour t∈
[
0,αT]
V1
v2
i2 L
vD E iH
vH
iD
H est fermé et D ouvert
on a vH = et iH = vD = … = … et iD = . L'inductance emmagasine de l'énergie pendant cet
ervalle de temps.
int On a v2=
V1 v2
i2 L
vD E iH vH
iD
Bernaud J 2/2
Chapitre B.3.1.3 Hacheur série
Résolvons cette équation
en intégrant par rapport à t, on obtient
Pour trouver la constante, il faut chercher une solution particulière. A t = 0, on a i2 = I2min.
On trouve Cste =…..
L'expression de i2 est: i2=
3.2.2) pour t∈
[
αT,T]
int H est ouvert et D fermé
on a vD = et iD = vH = et iH = L'inductance restitue de l'énergie pendant cet
ervalle de temps. La source n'est plus reliée à la charge on est en phase de roue libre.
V1 v2
i2
L
vD E iH
vH
iD On a v2=
Résolvons cette équation
en intégrant par rapport à t, on obtient
=. i2
Pour trouver la constante, il faut chercher une solution particulière. A t = αT, on a i2 = .
On trouve
L'expression de i2 est: i2=.
3.2.3) Graphes des différentes grandeurs
Bernaud J 3/3
Chapitre B.3.1.3 Hacheur série
Bernaud J 4/4
v2
i2
vH
iH
vD
iD
t
t
t
t
t
t
αT T
I2min
I2max
V1
Remarque:
3.3) Ondulation du courant
Par définition, c'est:∆ . Cherchons à l'exprimer en fonction des données. Avec les hypothèses précédentes, à l'instant t = α T, les deux fonctions exprimant i
i I I
2
2 2
= max 2− min
2 sont égales ( il n'y a pas de discontinuité de courant dans la charge).On obtient alors:
Si v2= , on a v2= et alors ∆i2=
Pour réduire l'ondulation on peut soit augmenter la fréquence f de hachage, soit augmenter L.
