Électronique de puissance - Mécatronique - 4. Interfaces de puissance

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IntroductionConversion en tension/courant continu

Conversion continu ⇒ PWM

Électronique de puissance - Mécatronique4. Interfaces de puissance

Valentin GiesISEN

Valentin Gies Électronique de puissance - Mécatronique

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Plan du cours

1 Introduction

2 Conversion en tension/courant continuSourcesFiltrage

3 Conversion continu ⇒ PWMStructure électronique : pont en HPilotage du pont en HHacheur et onduleur


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Interfaces de puissance

Les interfaces de puissance ou comment piloter un moteur(30A) à l’aide d’un DSP (50mA) ?


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Principe d’une interface de puissance

Une conversion en 2 étapes :Conversion en courant ou tension continu :

Continue : Batterie, convertisseur DC/DC... + FiltreRedressée : Pont Redresseur + Filtre

Conversion continu ⇒ PWMHacheur : tension/courant continu réglableOnduleur : tension/courant périodique


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SourcesFiltrage

Conversion en courant ou tension continue : sources

Sources continues : BatteriesSource de tension ⇒ Attention à limiter le courant par desprotections (fusible...)

Sources redressées : Pont redresseursRedressement non commandé

Inconvénients : pas de réglage du niveau de tension


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SourcesFiltrage

Conversion en courant ou tension continue : sources

Sources redressées (suite) : Pont redresseursRedressement commandé :

Atout : tension moyenne réglable en sortieInconvénients : besoin d’une commande pour piloter lesinterrupteurs (impulsions ou PWM).


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SourcesFiltrage

Conversion en courant ou tension continue : filtrage

Source de tension continue :Redressement non commandé sur charge RC

Condensateur : impose une tension continue en sortie

Résistance : règle la valeur du courant moyen (puissanceactive)

Inconvénients : Pics de courant - limité aux faibles puissances(Radio-réveil, PC...).


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SourcesFiltrage

Conversion en courant ou tension continue : Filtrage

Source de courant continu :Redressement non commandé sur charge RL

Bobine : lisse le courant en sortie

Résistance : règle la valeur du courant moyen (puissanceactive)

Utilisation : Alimentation de puissance pour onduleurs


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Structure électronique : pont en HPilotage du pont en HHacheur et onduleur

Pourquoi piloter une machine à l’aide de PWM ?

On souhaite :

Régler la valeur de la tension moyenne (hacheur depilotage de MCC par exemple)

Générer une tension/ un courant périodique (onduleur depilotage de machine synchrone ou asynchrone)

Pb : Il n’existe pas d’amplificateur analogique de puissancesuffisante pour alimenter les machines avec une tension / uncourant variable continûment⇒ on règle la tension moyenne en commutant entre +E et −Eavec un rapport cyclique variable (PWM).


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Structure électronique : Pont en H

Principe de fonctionnement :


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Tension aux bornes de la charge : +E et +E enalternance ⇒ tension moyenne réglable ∈ [−E ; +E ].

Courant dans la charge lissé par la bobine (au besoin onrajoute les inductances de lissage) :


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Propriétés :Réversibilité en tension :

< Ucharge > ∈ [−E ; +E ]

Réversibilité en courant :

< I > ∈ [−Imax ; +Imax ]

⇒ Fonctionnement 4 quadrants :


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Pilotage d’un pont en H

Commande PWM (Pulse Width Modulation) intersective :

Commande en boucle ouverte : pas d’observation ducourant.

Fréquence fixe : facilite l’élimination des harmoniques


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Pilotage d’un pont en H

Commande en fourchette :

Commande en boucle fermée : on compare la consigne aucourant réel.

Fréquence variable.


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Onduleur Triphasé

Onduleur triphasé :

Extension du pont en H à trois branches.

Consignes d’entrée sinusoïdales : pilotage des MAS, MS...


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Onduleur Triphasé

Onduleur triphasé :

La tension moyenne en sortie varie sinusoïdalement àfréquence réglable (f � fhachage)

Fréquence de hachage : fhachage ' 20kHz


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Hacheur 4 quadrants

Hacheur 4 quadrants :

Pont en H : Permet de régler la tension moyenne

Utilisé pour le pilotage des MCC

Rq : Il existe d’autres hacheurs (1 et 2 quadrants) plus simples et non

développés ici.


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Hacheur 4 quadrants

Hacheur 4 quadrants :

Exemple de pont en H intégré : LM 18200 (NationalSemiconductor)

Capteur de mesure de courant intégré


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Questions ?

Questions

Contact : [email protected]


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