Exercices td electronique de puissance sur l onduleur autono
Télécharger PDFExercice Ond01 : Onduleur autonome
On réalise le montage suivant en utilisant quatre interrupteurs électroniques, fonctionnant deux par deux :
iG → iK1
K1 → R → i → K4 → u
K2 → E → K3
Le générateur de tension continue a une f.e.m. E égale à 24 V. La charge est une résistance de valeur R = 100 Ω. Le fonctionnement des interrupteurs est résumé dans le tableau suivant :
| t (ms) | 0 | 1 | 4 | 6 | 9 | 10 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| K1, K3 | Fermés | Fermés | Fermés | Fermés | Ouverts | Ouverts |
| K2, K4 | Ouverts | Fermés | Fermés | Ouverts | Ouverts | Fermés |
1. Représentation des chronogrammes
Les chronogrammes à représenter sont :
- la tension u(t) aux bornes de la charge (alternance entre +24 V et -24 V)
- le courant i(t) circulant dans la charge (alternance entre +240 mA et -240 mA)
- le courant iK1(t) dans l'interrupteur K1 (identique à i(t))
- le courant iG(t) débité par le générateur (constamment +240 mA)
2. Valeur efficace de la tension u et puissance
La valeur efficace de la tension u(t) est donnée par :
Ueff = √(τ1 × E2 / T)
Avec τ1 = 5 ms et T = 10 ms, on obtient :
Ueff = √(5 × 242 / 10) = 18 V
La valeur efficace du courant i est :
Ieff = Ueff / R = 18 / 100 = 186 mA
La puissance reçue par la charge est :
Pcharge = R × Ieff2 = 100 × (0,186)2 = 3,46 W
3. Valeur moyenne du courant iG et rendement
La valeur moyenne du courant débité par le générateur est :
<iG> = 240 × 3 / 5 = 144 mA
La puissance fournie par le générateur est :
Pgénérateur = E × <iG> = 24 × 0,144 = 3,46 W
Le rendement de l'onduleur est de 100 %, car les interrupteurs sont supposés parfaits (sans pertes).
Exercice Ond02 : Onduleur autonome
L'onduleur suivant est constitué de quatre interrupteurs électroniques commandés (K1 à K4) supposés parfaits. E est une source de tension continue parfaite de valeur 200 V. La charge est une résistance de valeur R = 100 Ω.
1. Type de conversion et application
Un onduleur autonome réalise une conversion continu/alternatif. Une application courante est l'alimentation de secours ou un variateur de vitesse pour moteur asynchrone.
2. Chronogrammes de la tension u(t) et du courant i(t)
Pour α = 1/3, la tension u(t) alterne entre +200 V et -200 V sur des intervalles de temps proportionnels à α.
Le courant i(t) alterne entre +2 A et -2 A.
3. Valeur moyenne et efficace du courant i
La valeur moyenne du courant i est :
<i> = 0
La valeur efficace du courant i est donnée par :
Ieff = √(α × (E/R)2) = α × E / R
Avec α = 1/3, E = 200 V et R = 100 Ω, on obtient :
Ieff = (1/3) × 200 / 100 = 1,155 A
4. Valeur moyenne de la puissance fournie à la charge
La puissance moyenne fournie à la charge est :
Pcharge = R × Ieff2 = 100 × (1,155)2 = 133 W
5. Chronogrammes des courants iK1, iK2 et iG
Les courants iK1 et iK2 sont identiques et égaux à E/R pendant les intervalles de conduction.
Le courant iG est la somme des courants iK1 et iK2.
6. Valeurs moyennes des courants iK1, iK2 et iG
Les valeurs moyennes sont :
<iK1> = <iK2> = α × E / R = 0,33 A
<iG> = <iK1> + <iK2> = α × E / R = 0,67 A
7. Puissance fournie par la source E
La puissance moyenne fournie par la source E est :
Psource = E × <iG> = 200 × 0,67 = 133 W
Le rendement est de 100 %, car les interrupteurs sont supposés parfaits (sans pertes).
8. Composants pour les interrupteurs
Pour réaliser ces interrupteurs, on peut utiliser des semi-conducteurs de puissance tels que :
- le transistor bipolaire
- le thyristor GTO
- le transistor MOSFET
- le transistor IGBT
FAQ
Qu’est-ce qu’un onduleur autonome ?
Un onduleur autonome est un convertisseur électronique qui transforme une tension continue en une tension alternative sans dépendre d’un réseau électrique externe.
Pourquoi le rendement est-il de 100 % dans ces exercices ?
Le rendement est de 100 % car les interrupteurs sont supposés parfaits, c’est-à-dire sans pertes de puissance (résistance nulle et commutation instantanée).
Quels sont les principaux types de charges alimentées par un onduleur ?
Les onduleurs alimentent généralement des résistances, des moteurs électriques ou des systèmes nécessitant une tension alternative pour fonctionner.