Redresseurs

Electronique de puissance

ESA2/ISTA Béni Mellal

CHAP CHAPIT ITRE RE 2 :

LES REDRESSEURS Introd Introduct uction ion : Un redresseur est un convertisseur alternatif continu permettant de fournir, à partir d’une tension alternative monophasée ou triphasée, une tension continue fixe ou variable. Pratiquement, on rencontre les redresseurs dans les variateurs de vitesse pour moteurs à courant continu, dans les chargeurs de batteries, batteries, les postes de soudure ou encore comme comme étage d’entrée d’un onduleur autonome…etc. Les redresseurs peuvent peuvent être classés en en deux grandes familles familles : Les redresseurs non commandés, qui sont à base de diodes. Ils fournissent une tension  redressée à valeur moyenne constante. con stante.  Les redresseurs commandés, qui sont à base de thyristors et diodes. Ils délivrent une tension redressée à valeur moyenne ajustable. A noter que dans un redresseur, la fréquence du signal de sortie est au moins égale à celle du réseau alternatif.

Symbole Symbole d’un redresseur redresseur :

________________________ _____________ _______________________ _______________________ _______________________ ________________________ _____________ _ Ch2 Ch2 : Les Les redr redres esse seur urs s

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A/ Redresse Redresseurs urs à diodes diodes monophasés monophasés:: 1/Redress 1/Redresseur eur simple simple alternan alternance ce : Le signal d’entrée Ve est sinusoïdal d’amplitude Vmax et fréquence fréquence f (généralement (généralement f=50Hz) : Ve= Vmax sin(2 Лft). Pendant l’alternance positive la diode D conduit et Vs=Ve. Pendant l’alternance négative la diode D se bloque spontanément et Vs=0V (charge résistive). Le signal /Л et une valeur efficace obtenu possède une valeur moyenne Vmoy= 1/T ∫ Vs(t) dt = Vmax /Л Veff= Vmax/2. Vs

D Vmax

Ve

Vs

Vmoy

R

t

Choix Choix de de la diode diode : La diode doit conduire Vmax/RЛ. Elle conduir e un courant redressé moyen de valeur Vmax/RЛ doit également supporter une tension inverse de valeur Vmax.

2/Redress 2/Redresseur eur double double alternance alternance à pont: Le signal d’entrée Ve est sinusoïdal d’amplitude Vmax et fréquence fréquence f (généralement (généralement f=50Hz) : Ve= Vmax sin (2 Лft).

D1

D3

R Ve

D2

Vs

D4

R: Charge résistive

Pendant l’alternance alternance positive positive les diodes D1 et D4 conduisent et Vs=Ve. Vs=Ve. Pendant l’alternance l’alternance négative les diode D3 et D2 conduisent et Vs=-Ve (charge résistive). Le signal obtenu possède /Л et une valeur efficace Veff= Vmax/ √ 2 . une valeur moyenne Vmoy= 1/T ∫ ∫ Vs(t) dt = 2Vmax /Л

Vs Vmax Vmoy

t

Choix Choix de de la diode diode : Les diodes doivent conduire un courant redressé moyen de valeur Vmax/RЛ Vmax/RЛ. Elles doivent également supporter une tension inverse de valeur Vmax.


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3/Redress 3/Redresseur eur double alternance alternance type parallèle parallèle P2: Ce montage nécessite un transformateur à point milieu. On obtient deux tensions V1 et V2 d’amplitudes identiques et et phases opposées opposées : V1=-V2=Vmax sin(wt). sin(wt). D1

V1

Is

VD1

220V-50Hz

Vs

R

V2

D2

Pendant l’alternance positive, la diode D1 conduit et la diode D2 reste bloquée et Vs=V1. Pendant l’alternance négative, la diode D1 se bloque et D2 conduit et Vs=V2=-V1 (charge résistive). La diode D1 se trouve soumise à la tension VD1=V1-Vs=2V1.

Vs V1

VD1 V2

t t

Vmax

Vs

t

VD1

plus posit ositif if » : Le fonctionnement d’un tel montage repose sur le principe du commutateur « plus les diodes D1 et D2 sont montées montées à cathodes équipotentielles équipotentielles ; à chaque instant la tension tension de sortie Vs est égale à la plus positive des tension d’entrée V1 et V2. Le courant de sortie est commuté alternativement par D1 ou D2.


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Choix Choix de de la la diode diode : Les diodes doivent conduire un courant redressé moyen de valeur Vmax/Л Vmax/Л et doivent supporter une tension inverse inverse double : 2Vmax.

B/ Redresse Redresseurs urs à diodes diodes triphasés: triphasés: 1/Considér 1/Considérations ations générales générales : Les charges industrielles connectées aux redresseurs sont généralement des récepteurs inductifs (moteurs à courant continu ….). On pourra généralement adopter les considérations suivan suivantes tes : Le courant circule en permanence dans le récepteur. r écepteur. Ce courant est presque constant. Cette situation correspond au cas le plus fréquent des redresseurs industriels qui sont connectés généralement à un réseau triphasé. 2/Redresseur type parallèle P3:

é s e h p i r t u a e s é R

V1

1

D1 V2

2

D2

V3

3

Is

D3 Vs

Chaque phase du secondaire du transformateur triphasé est mise en série avec une diode. Les diodes sont montées en cathodes équipotentielles. C’est la diode qui voit la tension la plus positive qui conduit. Le système de tensions V1, V2, V3 est triphasé équilibré : V1(t)= Vmax sin(wt) ; V2(t)= Vmax sin(wt-120°) ; V3(t)= Vmax sin(wt-240°) . Vs Vmax

30°

150°

270°

390°

wt

V1

D1

D2

V2

V3

D3


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Pendant que la tension V1 est la plus positive, la diode D1 conduit et Vs=V1(t). Lorsque la tension V2 devient plus positive, la diode D1 voit à ses bornes une tension négative et se bloque donc. Le courant de sortie Is se trouve ainsi commuté de D1 vers D2…et ainsi de suite. a/ Valeur Valeur moyenne moyenne du signal signal de sorti sortie e : Les angles angles de conductio conductionn : D1 : 30°…150 30°…150°° D2 : 150°…270° D3 : 270°…3 270°…390° 90° On démontre que   

Vsmoy= Vmax 3√3/2Л 3/2Л.

b/ Fréquen Fréquence ce du signal signal de sortie sortie : Le signal de sortie possède une période de T/3, sa fréquence est donc le triple de celle du f= 150 Hz sect secteu eurr : c/ Tension Tension inverse inverse maximale aux bornes bornes des diodes diodes : Pendant que la diode D1 conduit, la diode D2 est soumise à la tension VD2=U21=V2-V1 qui atteint un maximum de √3 Vmax. Ce maximum doit être supporté par la diode.

V1

V2

V3

wt

-Vmax VD2

3 Vmax

d/ Couran Courants ts dans dans les diodes :

Si le montage débite un courant continu (cas des charges industrielles) Is constant, chaque diode assure ce courant pendant le tiers de la période T. Chaque diode sera le siège des valeurs de courant courant suivantes suivantes : IDmax ID max= = Is ; IDmoy ID moy= = Is/3 Is/3 ; IDeff= IDeff= Is/√ Is/√3. On représente représente ci dessous l’allure du courant traversant la diode D1, ID1 :


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Vs

wt ID1 Is

wt

e/ Facteur Facteur de de puissance puissance au secondair secondaire e :

Si l’on néglige les chutes de tension dues aux diodes et réactances du secondaire, on pourra écri écrire re que : P= Vsmoy . Is , puissance active fournie par le secondaire du transformateur. S= 3.V.IDeff , puissance apparente au niveau du secondaire ( le courant secondaire est le même qui traverse chaque diode). On déduit déduit la la valeur valeur du facteur facteur de puissance puissance Fp = P/S = (3 √3/2Л)Vmax / 3(Vmax/√2).Is/√3 Л√2) = 0.675 AR Fp = 3 / (Л√2) 3/Redresseur type parallèle double PD3: VD1 D1

V1 é s e h p i r t u a e s é R

D2

1 2

Is

i1 V2

D3 D4

3 V3

Vs

D5 D6

Les diodes D1, D3 et D5 sont montées à cathodes équipotentielles tandis que les diodes D2, D4 et D6 sont branchées à anodes équipotentielles. Ainsi, à tout moment, la diode entre D1, D3 et D5 qui voit la tension la plus positive et celle entre D2, D4 et D6 qui voit la tension la plus négative vont conduire. conduire. De ce fait, la tension Vs sera égale à la différence entre la plus positive et la plus négative des tensions alternatives. Par exemple, entre l’instant 30° et l’instant 90° V1 est plus positive tandis que V2 est plus négative. Il s’ensuit ensuit que Vs= V1-V2 = U12 U12 = √3 Vmax Vmax sin (wt + 30°).


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Vs

U12

U13

V1

U23

U21

V2

U31

U32

V3

wt

a/ Valeur Valeur moyenne moyenne récupérée récupérée : On intégrant intégrant Vs= U12 U12 = √3 Vmax sin (wt + 30°) dans l’intervalle l’intervalle 30° … 90°, on obtient : Vsmoy= 3√ 3√3. Vmax / Л. On remarque que la valeur moyenne récupérée a doublée. b/ Fréquen Fréquence ce du signal signal de sortie sortie :

La fréquenc fréquencee est six six fois fois celle du secteur secteur :

f= 300 Hz.

c/ Tension Tension inverse inverse appliquée appliquée aux diodes diodes : On s’intéressera à la diode D1 pour illustrer la tension à ses bornes, VD1 : 30°… 150° : D1 conduit conduit et VD1=0V. VD1=0V. 150°… 270° : D3 conduit conduit et VD1= V1-V2= V1-V2= U12. 270°… 390° 390° : D5 conduit conduit et VD1= VD1= V1-V3= V1-V3= U13. U13.   

U12

U13

V1

V2

V3

wt

3 Vmax

VD1

On voit que la tension inverse appliquée à chaque diode est Vinv= √3 Vmax. ________________________ _____________ _______________________ _______________________ _______________________ ________________________ _____________ _ Ch2 Ch2 : Les Les redr redres esse seur urs s

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d/ Couran Courants ts dans dans les diodes : Chaque diode conduit pendant le tiers de la période du secteur et sera parcourue alors par la valeur Is. V1

V2

V3

wt

ID1

wt ID5

wt

IDmoy= Is/3 ; IDeff= IDeff= Is/√ Is/√3 ; IDm IDmax ax= = Is. Is. Chaque diode diode sera donc caractérisé caractériséee par : IDmoy= e/ Couran Courants ts au secondaire secondaire du transforma transformateur teur : Chaque enroulement, étant réuni à deux diodes, est parcouru par un courant pendant deux intervalles de durée T/3. Ainsi i1= + Is lorsque la diode D1 conduit conduit et i1= -Is lorsque la diode D2 conduit.

V1

V2

V3

wt

i1

Is wt

-Is


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La valeur valeur efficace efficace d’un tel courant courant : I= Is √(2/3). f/ Facteur Facteur de de puissance puissance au secondai secondaire re du transformat transformateur eur : La puissance puissance active active débitée débitée : P= Vsmoy Is. La puissance apparente : S= 3. (Vmax/ √2). I Fp = P/S = 3/Л 3/Л = 0.95 AR. On déduit la valeur du facteur de puissance : On voit que le facteur de puissance est nettement amélioré par rapport au montage parallèle simple.

C/ Redresseur Redresseurss commandés commandés à thyristors thyristors monophasés monophasés : 1/Redress 1/Redresseur eur commandé commandé simple alternan alternance ce : Th

Ve

Commande

Is

+

Vs

-

Les impulsions d’amorçage sont envoyées en retard par rapport au zéro du secteur d’un angle α. Ainsi, on amorce le thyristor aux instants α, 2Л+α, 4Л+α, ….etc. Lorsque le thyristor s’amorce, s’amorce, on aura Vs=Ve. Dans le cas d’une charge résistive, résistive, le courant Is s’annule lorsque la tension secteur passe par zéro et le thyristor se bloque spontanément. Vs

Blocage spontané

wt

Commande wt

α La valeur valeur moyenn moyennee récupérée récupérée est : α=0°.

α+2Л Vsmoy =Vmax/(2Л =Vmax/(2Л) . (1+cosα (1+cosα), elle est maximale pour


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2/ Redresseur Redresseur double double alternance alternance à pont pont complet :

Th1

Is

Th3

Ve

Vs

Th2

Charge

Th4

Nous supposerons que la charge connectée au redresseur est telle que le courant ne s’annule jamais au cours de la période, donc il y a toujours des thyristors en conduction (Hypothèse de conduction continue). Pendant l’alternance positive, les thyristors Th1 et Th4 sont amorcés à l’instant α ainsi Vs=Ve. Les thyristors Th1 et Th4 continuent à conduire même après l’inversion de la tension du secteur puisque le courant n’est pas interrompu. A l’instant Л+α, on envoie une impulsion d’amorçage aux gâchettes de Th2 et Th3. Ceux-ci s’amorcent puisque la tension VAK qui leur est appliquée est positive. Leur amorçage provoque une extraction du courant anodique de Th1 et Th2 et l’inversion de leur tension VAK, ils se bloquent donc. Dans ces conditions, Vs = -Ve.

α = Л/6 : Vs

α wt

Ve

-Ve

α = Л/3 : Vs

α wt

-Ve

Ve


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α = Л/2 : Vs

α

wt

-Ve

Ve

α = 2Л/3 : Vs

α

wt

-Ve

Ve

On remarque que pour des valeurs de l’angle de retard à la conduction α inférieures à Л/2, la valeur moyenne récupérée est positive. Si α dépasse Л/2, cette valeur moyenne devient négative. onduleur ur non autono autonome me (ou assist assisté) é) : l’énergie passe du Le montage fonctionne maintenant en ondule côté continu au côté alternatif. Pour fonctionner dans ce mode, il faut que la charge soit active (Machine à courant continu ou batterie d’accumulateurs). a/ Courant Courant débité par par le réseau réseau : Lorsque les thyristors Th1 et Th4 conduisent le réseau débite le courant +Is, et lorsque Th2 et Th3 prennent la relève ce courant s’inverse.

wt

Th1 et Th4

Th2 et Th3

Courant débité Is wt

-Is


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b/ Valeur Valeur moyenne moyenne récupérée récupérée :

On pourra démontrer que cette valeur moyenne qui dépend évidemment de l’angle α s’écrit é crit : Vsmoy = (2/Л) (2/Л) Vmax cosα cosα. Elle est positive pour α < Л/2 et négative pour α > Л/2. c/ Facteur Facteur de de puissan puissance ce : La puissance active (en négligeant les pertes) est P= Vsmoy Is. La puissance apparente S= (Vmax/ √2) Is (la valeur efficace du courant débité est Is). Fp = P/S = 0.9 cosα cos α, varie de 0.9AR à 0 On en déduit la valeur du facteur de puissance : (pour la marche en redresseur). d/ Tension Tension aux aux bornes bornes des thyristor thyristorss :

Les thyristors Th1 Th1 et Th4 commutent simultanément ; on écrit alors VTh1=VTh4= (Ve-Vs)/2. (Ve-Vs)/2. VTh1

Vmax

Vmax sinα wt

α

-Vmax Les thyristors devront donc supporter en direct une tension VD=Vmax sin α et en inverse une tension VI= Vmax. 3/ Redresseu Redresseurr double alternan alternance ce à pont mixte mixte :

Is

Th1

D1

Ve

Vs

Th2

Charge

D2

Il consiste en deux thyristors seulement. Les deux autres sont remplacés par des diodes. Ainsi si le thyristor Th1 est amorcé, la diode D2 se met spontanément en conduction pour fermer le ________________________ _____________ _______________________ _______________________ _______________________ ________________________ _____________ _ Ch2 Ch2 : Les Les redr redres esse seur urs s

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circuit de la charge. La différence par rapport à un pont complet est que la tension Vs ne pourra plus devenir négative (conduction simultanée de D1 et D2).

α =Л/3 =Л/3 : Vs Th1 et D2 conduisent

wt

α

D1 et D2 conduisent

α = 2Л/3 : Vs

Th1 et D2 conduisent

wt

α

D1 et D2 conduisent

a/ Fonct Fonction ionnem nement ent : Pendant l’alternance positive, on amorce le thyristor à l’instant angulaire α. La diode D2 se met spontanément à conduire. La charge voit une tension Vs=Ve. Le réseau débite alors le courant constant de sortie Is (charge industrielle). Au passage de la sinusoïde par zéro, la tension de sortie a tendance à devenir négative. Ceci provoque la conduction de D1 et la charge se trouve en court-circuit sur les diodes D1 et D2 et Vs=0. Le thyristor Th1 voit une tension VTh1=Ve négative et se bloque. Le courant débité par le réseau réseau s’annule (Th1 et Th2 bloqués) et le courant Is circule dans la maille D1, D2 et la charge. Après un angle de retard α, on envoie une impulsion de gâchette à Th2 qui s’amorce puisque la tension à ses bornes, VTh2=-Ve, est positive. Son amorçage impose à la diode D2 une tension VD2=Ve VD2=Ve négative ; elle se bloque donc. Le réseau débite un courant –Is. Seuls Th2 et D1 restent conducteurs et Vs=-Ve jusqu’à la prochaine alternance. b/ Valeur Valeur moyenne moyenne récupérée récupérée : On pourra démontrer que la valeur moyenne moyenne de la tension redressée est est : Vsmoy= Vmax/Л Vmax/Л (1+cosα (1+cosα). c/ Courant Courantss dans les les thyristors thyristors :


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Vs

α

ITh1 Is

α

Chaque thyristor conduit pendant au plus une alternance et voit les valeurs de courants Imax= Is Is ; Imoy= Imoy= Is Is (Л (Л-α)/2Л )/2Л ; Ieff= Is√ Is√(0.5-α (0.5-α/2Л /2Л) . suivan suivantes tes : Imax= d/ Couran Courants ts dans dans les diodes diodes : On s’intéresse s’intéressera ra à la la diode diode D1 D1 : Vs

wt

ID1

Is wt

La diode D1 se bloque seulement lorsque le thyristor Th1 entre en conduction. Chaque diode voit les valeurs valeurs de courant courant suivantes suivantes : Imax= Imax= Is Is ; Imoy= Imoy= Is(1Is(1- (Л (Л-α)/2Л )/2Л) ; Ief Ieff= f= Is √(1- (Л (Л-α)/2Л )/2Л). e/ Courant Courant débité par par le réseau réseau : Lorsque Th1 conduit, le réseau débite +Is . Lorsque Th2 conduit, le réseau débite –Is. Lorsque les diodes D1 et D2 conduisent simultanément, le débit s’annule. Vs

wt

ID1 Is

wt

-Is


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Le courant débité possède une valeur moyenne moy enne nulle et une valeur efficace I= Is √(1- α/Л). f/ Facte Facteur ur de puiss puissanc ance e : La puissance puissance active P= Vmax Is/ Л . (1+cosα). La puissance puissance apparente apparente S= Vmax/ √2 . Is . √(1-α/Л). Fp= (1 + cosα cosα) .√ .√2 / (Л (Л.√(1-α (1-α/Л)). Le facteur facteur de puissance puissance vaut alors alors : Conc Conclu lusi sion on : A valeurs moyennes égales, Le pont mixte procure un facteur de puissance meilleur par rapport au pont tout thyristors. thyri stors. Par exemple, exemple, pour pour Vsmoy= Vmax/2 Vmax/2 : Pour le pont tout thyristor, α=38.27° et Fp= 0.707 AR. Pour le pont mixte, α=55.2° et Fp= 0.85 AR.  

g/ Tension appliquée aux thyristors: VTh1 Vmax

Th1 conduit wt

-Vmax

Lorsque la diode D1 conduit, le thyristor Th1 est soumis à la tension tension d’entrée Ve. Il doit donc supporter supporter la la valeur valeur Vmax en invers inversee et en direct direct pour α > Л/2. h/ Tension Tension inverse inverse aux aux bornes bornes des diodes diodes : La diode D1 se bloque lorsque Th1 conduit conduit et se trouve alors soumise à VD1= -Ve. -Ve. Tracé pour α=Л/3 :

Ve

wt

-Vmax

VD1


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Chaque diode devra alors supporter en inverse la tension Vmax.

D/ Redresseurs Redresseurs comman commandés dés à thyristors thyristors triphasé triphaséss : 1/Considér 1/Considérations ations générales générales : Contrairement à la commande en monophasé, ou l’angle de retard à l’amorçage des thyristors est référencé au zéro de la sinusoïde du secteur, en triphasé le point de référence est l’instant ou deux tensions composant le système triphasé équilibré deviennent égales (instant de conduction des diodes dans un redresseur non commandé). Référence de retard à l'amorçage V1

V2

V3

Retard à l'amorçage

2/Redress 2/Redresseur eur type type parallèle parallèle P3 P3 : VTh1 V1

Th1

Is V2

Th2

V3

Th3

Vs

Commande électronique

Le thyristor Th1 est susceptible de conduire à l’instant Л/6 (instant de conduction naturelle des diodes) ou la tension V1 devient la plus positive. Contrairement à une diode, le thyristor ne pourra conduire que lorsqu’une impulsion de gâchette lui est délivrée. A l’instant α (retard par rapport à la conduction naturelle des diodes), on amorce th1 et Vs=V1. En supposant que la charge est telle que le courant Is ne s’annule jamais au cours de la période, le thyristor Th1 restera conducteur tant que Th2 n’est pas amorcé. A l’amorçage de Th2, le thyristor Th1 voit une tension VTh1 = V1-V2 = U12 négative et se bloque. Dans ces conditions, on ________________________ _____________ _______________________ _______________________ _______________________ ________________________ _____________ _ Ch2 Ch2 : Les Les redr redres esse seur urs s

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a Vs=V2. Lorsqu’on amorce Th3, le thyristor Th2 se bloque puisque sa tension anode cathode VTh2= V2-V3 = U23 est devenue négative ; et l’on l’on aura Vs=V3. Ainsi, le courant de sortie Is se trouve commuté à tour d e rôle par l’un des trois thyristors. En agissant sur la valeur de l’angle de retard à l’amorçage α, on pourra varier la valeur moyenne de tension délivrée à la la charge ou encore le mode de marche marche de l’ensemble : Redresseur ou onduleur assisté. a/ Allur Allures es de tension récupérée récupérée pour pour une charge charge induct inductive ive (conductio (conductionn continue) continue) : Allures pour α=0° : U12

U13

Vs V1

V2

V3

wt

VTh1

Allures pour α=60° : U1 2

U1 3

Vs

wt

VTh1


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17/2 17/25 5



Allures pour α=90° : U1 2

U1 3

Vs

wt

VTh1

Allures pour α=120° : U12

U13

VTh1

wt

Vs

On peut démontrer que la valeur valeur moyenne de tension en sortie sortie est donnée par : /2Л).Vmax.cosα α. Vsmoy= (3√3 (3√3 /2Л).Vmax.cos On remarque également que pour α < 90°, le montage fonctionne en redresseur (Vsmoy > 0), tandis que la marche est celle d’un onduleur assisté pour α > 90°. On note également que la tension appliquée aux thyristors (VTh1=V1-Vs) atteint un maximum de √3 Vmax en direct et en inverse. On remarque aussi que la durée d’application de la tension inverse après le blocage du thyristor diminue avec l’angle de retard à l’amorçage α : Pour α=0°, cette durée est de 240°. Pour α=60°, cette durée est de 120°. Pour α=90°, cette durée est de 90°. Pour α=120°, cette durée est de 60°.    


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Donc il faut faire en sorte que l’angle de retard à l’amorçage reste inférieur à 180° sous risque du réamorçage du thyristor dès que la tension à ses bornes devient positive. Ceci entraînerait des conséquences très graves. b/ Allures Allures de tension récupérée pour une charge résistive:

La différence par rapport à une charge inductive est que au passage de la tension de charge Vs par zéro, le courant courant traversant traversant le thyristor thyristor s’annule et celui-ci celui-ci se bloque ; ainsi Vs=0. Pour une charge résistive, la tension Vs ne peut en aucun cas devenir négative.

Allures pour α=30° : U12

U13

Vs

wt

VTh1

La forme obtenue est identique que celle c elle qu’on obtiendrait dans le cas d’une charge ch arge inductive. Allures pour α=60° : U12

U13

Vs

wt

VTh1


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On remarque la présence de paliers nuls à cause du blocage spontané des thyristors. Allures pour α=150° :

U12

U13

Vs

wt

VTh1

Aucune tension n’est n’est fournie à la charge ; aucun thyristor ne peut peut s’amorcer. On démontre que la tension tension moyenne récupérée est donnée donnée par la relation : /2Л).Vmax.cosα α. (3√3 /2Л).Vmax.cos Pour α < Л/6 : Vsmoy= (3√3 (3/2Л) Vmax [1+cos(α [1+cos(α+Л/6)]. Pour α > Л/6 : Vsmoy= (3/2Л)  

c/ Courants et facteur de puissance:

Chaque thyristor débite pendant le tiers de la période. On aura donc: IThmoy = Is/3; IThmax= Is et ITheff= Is/√ Is/√3. Les courants dans les thyristors sont identiques aux courants débités par le réseau. La puissance active délivrée est : P=Vsmoy. Is et la puissance apparente S= 3. (Vmax/ √2). ITheff= 1.22 Vmax Is. Fp=(3√3/2Л 3/2Л)cosα )cosα/1.22=0.67 cosα cosα. On déduit le facteur de puissance pour une charge inductive Fp=(3√ Conc Conclu lusi sion on : L’angle α permet de commander la valeur moyenne de la tension redressée, mais il augmente l’ondulation de la tension et diminue le facteur de puissance. 3/Redresse 3/Redresseur ur type parallèle parallèle doubl double e PD3 : V1

I1

ITh1

Th1

Is

Th2 V2

ITh2

Th3

Th4

V3 Th5

Charge

Vs

Th6


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Comme pour un redresseur parallèle double à diodes triphasé, la charge voit une tension égale à la différence entre entre la tension tension délivrée par le commutateur « plus positif » et celle fournie par le commutate commutateur ur plus négatif négatif ». Le thyristor Th1 est susceptible de conduire lorsque la tension V1 est la plus positive des composantes V1, V2 et V3. Il est commandé à l’amorçage après un angle de retard α (retard par rapport à la conduction naturelle des diodes). Le thyristor Th4 st à son tour susceptible de conduire lorsque V2 devient la plus négative. Il est commandé à l’amorçage après un angle de retard à l’amorçage α. Si ces deux thyristors conduisent simultanément, on aura en sortie Vs= V1-V2=U12. 1/ Allure Allure de Vs pour une une charge induct inductive ive : Dans ce cas, cas, le courant Is n’est jamais interrompu interrompu et se trouve commuté par une paire de thyristors. Allure pour α = 45° : 

U12

U U1 13

U23

U2 U 21

U31

U32 U32

Vs V1

V2 V2

V3

wt

Th1

Th3

Th5 wt

Th4

Th2

Th6

wt

Commande d'amorçage



Allure pour α = 90° : U12

U13

U23

U21

U31

U32

Vs V1

V2

V3

wt


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


Allure pour α = 120° : U12

U13

U23

V1

U21

U31

V2

U32

V3

wt

Vs

2/ Allure Allure de Vs pour une une charge résist résistive ive :

La différence est que la tension ne ne peut plus devenir négative (blocage spontané de la la paire de thyristors). Pour reprendre la conduction, un des deux thyristors de la nouvelle paire devra être pulse e de de conf confirm irmat atio ionn ». Par exemple, si Th1 et Th4 étaient en réamorcé en lui envoyant une « puls conduction, et que si U12 devient négative, ces deux thyristors seront bloqués. Le thyristor à commander pour la séquence suivante est Th6 et Vs=V1-V3=U13. Mais le thyristor Th1 étant déjà bloqué doit doit être réamorcé réamorcé également également par par cette « pulse de confirma confirmation tion ».



Allure pour α=60° : U12

U13

U23

U21

U31

U32

Vs V1

V2

V3

wt


page page :

22/2 22/25 5





Allure pour α= 90° : U12

U13

U23

U21

U31

U32

Vs V1

V2

V3

wt

Pulse de confirmation

Commande d'amorçage pour Th1

wt

3/ Valeur Valeur moyenne moyenne disponible disponible : On démontre que la valeur moyenne récupérée récupérée pour une conduction continue continue s’écrit : Vsmoy=(3√3/Л) Vmax cosα. Cette valeur est comprise entre –(3 √3/Л)Vmax et +(3√3/Л)Vmax . 4/ Courants Courants dans les thyristo thyristors rs et facteur facteur de puissance puissance : a/ Cas Cas d’une d’une charge charge inductiv inductive e: Sous l’hypothèse que le courant de sortie est constant et non interrompu, chaque thyristor en conduction sera parcouru par le courant Is. Ainsi on aura les formes d’onde suivantes pour ITh1 et ITh2 ( α=30° =30°)) : Vs

Is

IT h1

IT h 2

wt

Pulse de confirmation

Ithmax=Is ; Ithmoy=Is/ Ithmoy=Is/3 3 Chaque thyristor devra supporter les valeurs de courant suivantes Ithmax=Is I/√3. et Itheff= I/√ Le courant débité par la phase 1 s’écrit I1=Ith1-Ith2 et possède possède la forme d’onde suivante :


page page :

23/2 23/25 5



Vs

I1 Is wt

-Is

I=Is.√(2/3) . Le facteur de Ce courant possède une valeur moyenne nulle et une u ne valeur efficace I=Is.√ puissance vaut alors Fp= ( Vmax.Is.cosα.(3√3/Л)) / (3Vm (3Vmax ax//√2).Is.√(2/3) = cos α.3/Л. Fp= 0.95 cosα. On distingue bien que le facteur de puissance se dégrade lorsque l’angle de retard α augmente. b/ Cas Cas d’une d’une charge charge résist résistive ive : Dans ce cas les courants dans les thyristors ont la même forme d’onde que la tension de sortie lorsqu’ils sont en conduction. Pour ce tracé α= 90°. ITh2 ITh1

wt

Le courant courant débité débité par la phase phase 1 aura alors alors la forme d’one d’one suivante suivante : I1

wt

5/ Tension Tension appliquée appliquée aux aux thyristor thyristorss : Si l’on s’intéresse au thyristor Th1, la tension à ses bornes bor nes est donnée par VTh1 = V1 – pp, ou pp est la tension la plus positive des composantes V1,V2 et V3. Le tracé ci-dessous correspond à un angle de retard à l’amorçage α=90°. On voit bien que chaque thyristor devra supporter en direct et en inverse une tension de valeur √3 Vmax.


page page :

24/2 24/25 5


1.73 Vmax

U12

U13


U23

U21

U31

U32

VTh1

wt

-1.73 Vmax


page page :

25/2 25/25 5

Redresseurs

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