Gradateur Triphase

10/12/2011

Chapitre 7

Les gradateurs triphasés

Mme HAJJI HAJJI MELAIAH Omessaad

2010-2011 ENISo

Cours convertisseurs de puissance

1

Plan I. Introduction II. Gradateur triphasé tout thyristors II. 1. Cas de récepteur équilibré couplé en étoile

II. 1.1. charge résistive II. 1.2. étude de la charge II. 1.2.1 valeurs efficaces et les harmoniques II.1.2.2. étude énergétique III. Gradateur triphasé mixte

Les gradateurs monophasés

2

1

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I. Introduction 1. Structures 1.1 Les gradateurs tout thyristors Groupement

en triangle de trois gradateurs monophasés

Les gradateurs monophés

3

I. Introduction Gradateurs

triphasé tout thyristors

Les vrais gradateurs triphasés sont formés de trois ensembles de deux thyristors tête-bêche montés entre les bornes ABC du réseau et celles 1, 2,3 du récepteur équilibré couplé en étoile (Fig.b) où en triangle (Fig. c).

b

c





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I. Introduction 1.2. Gradateur triphasé mixte

On trouve également des structures mixtes, obtenues avec les derniers structures, en remplaçant les thyristors Th1', Th2' et Th3' par trois diodes.


II. Les gradateurs triphasés tout thyristors 1.Cas de récepteur équilibré couplé en étoile

1.1. Principe Les tensions et les courants dans les phases de la charge sont alternatifs et triphasés équilibrés tensions aux bornes des groupes de thyristors sont alternatives et triphasés équilibrés

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II. Les gradateurs triphasés tout thyristors .

1.2. Une charge R La charge est formée de trois rési résista stanc nces es R iden identi tiqu ques. es. Dans Dans ce cas, chaque thyristor se bloq bloque ue lors lorsqu que e le cour couran antt donc donc la tension de la phase passe par par 0.

Uca (Va-Vb)/2

Document réponse réponse n°2 Vb (Va-Vc)/2

Va

Vc

wt 30

60

90

120

150 18 180

210

240

270 300

330

360

Le thyristor ThA est command � avec un reta retard rd par par rappo rapport rt au pass passag agee � z�ro de la tension simple vA. Le thyristor Th'A est command � en

ψ + π

Les thyristors de la phase B sont commandés avec un retard de 2π 3 sur sur ceu ceux de la phas hase A sur ceux de la phase A et ceux de la phase C avec un retard de la phas phase eA

4π 3

sur ceux de

L'ordre de commande des thyristors ?


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II. Les gradateurs triphasés tout thyristors 1.2.A. Analyse de fonctionnement Si le récepteur est formé de trois résistances R égales, lorsque croit de 0 à modes de fonctionnement se succèdent. Exemple a. Mode 1 = 2 ou 3 thyristors passant passants s 1. Etude :

2. Conclusion

, trois





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II. Les gradateurs triphasés tout thyristors b. Mode 2 = 2 thyristors passants

Exemple

1. Etude

2. Conclusion


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II. Les gradateurs triphasés tout thyristors c. Mode 3 = 0 ou 2 thyristors passants 1. Etude

2. Conclusion

Exemple





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II. Les gradateurs triphasés tout thyristors ThB' se bloque en 150 avant avant amorçag amorçage e de ThC'; comme ThA ne peut peut cond condui uire re seul seul,, tous tous les les thyr thyris isto tors rs sont sont bloq bloqué ués s de 150 à + 60 . °

°

Exemple

°

A cet instant, on amorce ThC' et il faud faudra ra réam réamor orce cerr ThA pour pour pouv pouvoir oir avoir avoir de nouveau nouveau conducti conduction. on. Pour que ThA et ThB' puissent conduire, il faut uAB > 0 donc < 150 °

Si > 150 , aucune conduction ne sera possible °

Le déblocage simultané de ThA et Th’C pour se produit pour une valeur négative de vA-vC. Les thyristors ne peuvent plus entrer en conduction, le gradateur équivaut à un interrupteur toujours ouvert Les gradateurs triphasés

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II. Les gradateurs triphasés tout thyristors 1.2. B. Calcul de la tension efficace Soit V' la tension efficace aux bornes d'une phase de la c harge; nous avons:

V '2 =

1 2π

ψ + 2π

∫

ψ

v' A2 (θ ) d θ

La fonction étant alternative V '

Les symétries de la fonction v' A :

V '2 =

1

ψ +

π ∫

ψ

v ' A (θ +

π 3

π 3

)

= −

v ' B (θ )

2

=

1

ψ +π

π ∫

ψ

et v' A (θ +

2 [v' A2 (θ ) + v' B2 (θ ) + v'C (θ )]d θ

Nous devons envisager divers cas suivant le mode de fonctionnement

Mode 1 : le gradateur fonctionne dans ce mode si ψ < θ <

π 3

ThA , ThB’ et ThC sont passants

v'A = vA, v'B = vB et v'C = vC π 3

<

θ < ψ +

π 3

ThA et ThB’ sont passants

2

v' A (θ ) d θ

2π 3

) = −v'C (θ )







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II. Les gradateurs triphasés tout thyristors 1.2. B. Calcul de la tension efficace 2 V '

=

+

1

π ∫

π 3

ψ

1

π ∫

π 3

2

2

2

2

[V max sin (θ ) + V max sin (θ −

2π 3

2

2

) + V max sin (θ +

2π 3

)]d θ

3 2 π 2 [ V max sin (θ + ) d θ 2 6

ψ

+

π 3

3ψ

V ' = V 1 −

4π

+

3 4π

sin(2ψ )

Mode 2: le gradateur fonctionne dans ce mode si

ψ < θ < ψ +

π 3


v'A = -v'B = uAB /2, v'C =0 2 V '

=

1

π ∫

π 3

ψ

3 2 π 2 [ V max sin (θ + )d θ 2 6

ψ

+

V ' = V

3 2π

(ψ +

π 3

−

ψ ) +

3 4π

sin(2ψ +

π 3

)−

3 4π


1.2. B. Calcul de la tension efficace 1 2

+

3 3 4π

sin(2ψ +

π 6

)

Mode 3: le gradateur fonctionne dans ce mode si

ψ < θ <

5π 6

π 3

)+

π 3

)

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II. Les gradateurs triphasés tout thyristors V ' = V

sin(2(ψ +






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II. Les gradateurs triphasés tout thyristors 1.2. B. Calcul de la tension efficace suivant le type de charge et le mode de fonctionnement on détermine la valeur efficace


II. Les gradateurs triphasés tout thyristors 1.2. C. Harmoniques des grandeurs Compte tenu des symétries de la tension v'A, sa décomposition en série de Four Fourie ierr ne cont contie ient nt pas pas d'ha d'harrmo moni niqu ques es de rang rang pair pair ni de rang ang mu mult ltip iple le de 3. Les harm harmoni onique ques s sont sont don donc c de fréq fréquen uence ce f, 5.f, 5.f, 7.f, 7.f, 11.f, 1.f, 13. 13.f, f, 17. 17.f… f….. L'harmonique de rang n de v'n est de la forme

vn'

=

V 2 [an' sin(nθ ) + bn' cos(nθ )] = V n' 2 sin(nθ + ϕ n' )

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II. Les gradateurs triphasés tout thyristors 1.2. C. Harmoniques des grandeurs Mode 2

Mode 3

1 2π 1   − sin( 2ψ − ) + sin( 2ψ )  2π  3 2 3 2  3  2π  b'1 = −  cos(2ψ − ) − cos(2ψ )  4π  3 

a'1 =

3  π

1 2π  sin( 2ψ − ))  − ψ −  2π  6 2 3  3  2π  b'1 = −  cos(2ψ − ) + 1 4π  3 

a '1 =

3  5π

Pour calculer les harmoniques du courant i1, il suffit de faire une étude en régime sinusoïdal à chaque fréquence

v'n = V 'n 2 sin(nθ + ϕ n ) L’imp ’impéd édan ance ce de la char charge ge à la fréq fréque uenc nce e nf est est :R

i 'n =

V 'n R

2 sin( nθ + ϕ n )


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II. Les gradateurs triphasés tout thyristors 1.2. D. Étude énergétique Le réseau étant purement sinusoïdal, seul le fondamental de l'intensité peut créer de la puissance active et de la puissance réactive. Ce fondamental est: '

iF

=

2 I F sin(θ + ϕ F )

La puissance active est

avec I F

=

V 1

R

,

ϕ F

=

P = 3.V . I F cos(ϕ F )

ϕ 1

Gradateur Triphase

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