REPENDRE DIRECTEMENT SUR LA COPIE DE L’ENONCE

(1)

Examen Final : EL55 – P09

Durée : 2 heures.

Documents : non autorisés sauf une feuille manuscrite de format A4.

REPENDRE DIRECTEMENT SUR LA COPIE DE L’ENONCE

Nom : Prénom : Signature :

Exercice (14 points) :

On se propose d’étudier le fonctionnement d’un onduleur monophasé autonome ci-dessous qui alimente à partir d’une batterie une charge inductive assimilée à une source de courant sinusoïdale donnée par : i(t)=I_max⋅sin(ωt−ϕ). Les interrupteurs de puissances sont considérés parfaits.

Figure 1 : Onduleur autonome monophasé

A. Commande Pleine onde 180° symétrique

1. Dans le cas d’une commande pleine onde 180° symétrique, tracer les formes d’onde de la tension et du courant aux bornes de la charge et dans les interrupteurs T₁, D₁, T₂ et D₂, directement sur le document réponse page 2.

2. Calculer la valeur efficace U_eff de u(t) en fonction de V_BAT et de la fréquence de commutation f.

………..

3. Exprimer la puissance instantanée de la charge en définissant les zones d’alimentation et de récupération.

………..

(2)

Document réponse u(t), i(t)

vT1(t), iT1(t)

vD1(t), iD1(t)

v_T2(t), i_T2(t)

t t t t

(3)

4. Donner le spectre d’harmoniques de la tension u(t).

………..

B. Commande Pleine onde décalée

En adoptant une commande adéquate des interrupteurs T₁, T₂, T₃ et T₄, on peut imposer à la charge une tension dont la forme d’onde de la figure 2.

6. Définir sur le document réponse 2 (page 4), la commande des interrupteurs permettant d’obtenir cette forme d’onde de u(t).

Figure 2 : Tension de sortie – commande pleine onde décalée

u(t) V_BAT

-V_BAT

7. Calculer la valeur efficace de la tension u(t) en fonction de V_BAT, f et β.

………..

8. Quel est l’apport de cette commande par rapport à celle de la partie A de l’énoncé ?

………..

(4)

Document réponse 2

Cmde – T1

Cmde – T₂ t

Cmde – T₃ t

Cmde – T₄

t t

9. Calculer la puissance active reçue par la charge.

………..

(5)

10. Calculer la puissance active fournie par le générateur et le rendement de l'onduleur.

Commentaire ?

………..

C. Commande MLI calculée

Maintenant, on commande les interrupteurs de sorte à obtenir la forme d’onde de la tension de charge représentée sur la figure 3.

Figure 3 : forme d’onde de la tension de l’onduleur dans le cas d’une MLI calculée

-VBAT

V_BAT

π-α₁ π-α₂ π-α3

α₃ α₂ α₁

π/2 π 3π/2 2π

u(t)

ωt

11. Effectuer la transformée de Fourier du signal de la figure 3 en fonction de V_BAT= E, α₁, α₂etα₃. On note que ce signal est une fonction impaire et possède une symétrie par rapport à π/2.

………..

(6)

………..

12. Calculer les harmoniques, 1, 5 et 7 pour (α₁=16.01°, α₂=43,72°, α₃=48,60°). Quelles sont vos remarques. Conclure.

………..

13. Quel est l’apport de cette commande par rapport à celle de la partie A de l’énoncé ?

………..

14. Proposer une commande qui regroupe les deux avantages de celles décrites dans les parties B et C de l’énoncé.

………..

(7)

QCM (6 points) : bonne réponse => 0,5 pts, mauvaise réponse => -0,25, réponse nulle => 0 Soit le montage d’un hacheur série ainsi que les et les formes d’ondes de la tension u_c et du courant i_c visualisées sur un oscilloscope, comme le montre la figure ci-dessous. L’intensité est visualisée à l’aide d’une résistance considérée comme négligeable de valeur égale à 1Ω, placée en série avec la charge.

i^c

Vo

u^H

R H

L i^H

i^D

D uc

Voie Y Voie X

La vitesse de balayage est de 2,5 ms/division.

Le calibre utilisé pour la voie X est de 50 V/division.

Le calibre utilisé pour la voie Y est de 2 V/ division.

1) Quel est le rôle de l’interrupteur H ?

a. évacuer l’énergie de L b. hacher V₀ aux bornes de la charge c. éviter les arcs électriques

2) Quel est le rôle de la diode D ?

a. évacuer l’énergie de L b. hacher V₀ aux bornes de la charge c. éviter les arcs électriques

3) Si pour le courant dans la charge i_c, l’ondulation ∆i_c = 2 A et sa valeur moyenne de 30 A a. i_c ondule entre 28A et 30A b. i_c ondule entre 29A et 31A c. i_c ondule entre 30A et 32A 4) La fréquence de hachage est-elle égale à ?

a. 12,5 KHz b. 50 Hz c. 80 Hz 5) La valeur moyenne de la tension aux bornes de la charge est-elle égale à ?

a. 90 V b. 100 V c. 150 V

6) La valeur moyenne de l’intensité du courant dans la charge est-elle égale à ?

b. 4 A b. 3 A c. 2 A

7) Soit le convertisseur statique DC-DC ci-dessous. De quel type de convertisseur s’agit-il ?

a. Boost b. Buck c. Buck-Boost

(8)

8) En régime permanent pour un rapport cyclique α de la commande, la tension moyenne Vs aux bornes de la charge R est donnée par :

a. V_s=αE b.

α

= − 1

V_s E c.

α

−

= α 1 V_s E

9) Un système d’électronique de puissance se conçoit en termes de :

a. Matériel b. Composant c. Fonction

10) L’identification des fonctions d’un système d’électronique de puissance se fait par l’analyse : a. De la valeur b. Des modes de défaillance Composant c. Fonctionnelle

11) L’AMDEC (Analyse des modes de défaillance, de leurs effets et de leur criticité) est une technique d’analyse :

a. Déductive (effets → causes) b. Réductive (réduction de causes) c. Inductive (causes → effets) 12) Dans la décomposition arborescente d’un système élémentaire d’électronique de puissance

SE, la FTB (Fonction technique de base) est réalisée par un :

a. Groupement fonctionnel GF b. Ensemble Technologique ET c. Composant élémentaire CE