Onduleur Demi Pont

TP Onduleur de tension monophasé en demi-pont

Onduleur de tension monophasé en demi-pont I- Introduction : L'onduleur est un convertisseur statique continu/alternatif qui assure des échanges d'énergie entre une source et une charge. Il permet d'alimenter la charge en alternatif, à une fréquence fixe ou variable à partir d'une source de puissance continue (bus continu fabriqué par soit une ou des batterie(s), des redresseurs, des panneaux solaires etc...). L'onduleur autonome alimente la charge à une fréquence identique à la fréquence de son circuit de commande. Dans ce cas, la fréquence n'est pas imposée par le réseau contrairement à l'onduleur assisté. Dans ce TP nous nous intéresserons à l'onduleur de tension en demi-pont. II- Objectifs : – Étude de la commande d'un convertisseur en demi-pont. – Étude de son comportement sur différentes charges. III- Plaquette d'expérimentation : A- Câblage et commande :

Figure 1 : Plaquette onduleur de tension en demi-pont. – –

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Alimentation : placer les 2 alimentations continues aux points E, réglées sur 10V et délivrant un courant maximum de 1A. Mesure : si on ne dispose pas de suffisamment de sondes de courant pour mesurer et visualiser les courants délivrés à la charge, utiliser la sonde de courant intégrée à la plaquette. Il sera alors nécessaire d'effectuer une dérivation en utilisant des câbles souples et courts pour connecter le capteur à la zone de mesure. Commande : le choix du type de commande se fait en appuyant sur la touche « mode ». On accède alors à 2 types de commande, la commande symétrique ou la MLI bipolaire. En appuyant sur la touche « choix » on peut régler uniquement la fréquence en mode symétrique, et régler la fréquence, l'angle a et l'angle b lorsque l'on utilise une commande MLI bipolaire. Ne pas oublier d'appuyer sur « validation » lorsque l'on a terminé de

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régler correctement la commande désirée. Expliquer le rôle des diodes D1 et D2? Que se passe-t-il si ces diodes ne sont pas connectées.

Respecter scrupuleusement les étapes de mise en marche et d'arrêt définies au paragraphes B et C, sous peine de destruction de la plaquette. B- Mise en marche : 1. Alimenter le circuit de commande. Mise en marche de l'alimentation +15V/-15V. 2. Mettre en marche les alimentations continues de puissance 0-30V. 3. Régler les 2 alimentations à la même valeur de tension. On vérifiera ces valeurs au multimètre. C- Arrêt de la manipulation: 1. Arrêt des l'alimentations continues de puissance 0-30V. 2. Ramener les potentiomètres de réglage de ces alimentation 0 si cela n'a pas été fait avant. 3. Arrêt de l'alimentation du circuit de commande. IV- Expérimentation : A- Étude de la commande : Dans cette partie les sources de tension continue NE SONT PAS CONNECTEES à la plaquette de mesure. 1- Commande symétrique ou pleine onde : Alimenter la partie commande +15V/-15V de la plaquette. Ne pas connecter les diodes D1 et D2. – Relever le signal de commande des transistors T1 et T2. – Mesurer à l'oscilloscope la fréquence de travail. La comparer à la valeur affichée sur la plaquette. – Doubler la fréquence de travail et relever à nouveau les signaux de commande. – Conclusion. – Que se passerait-il si T1 et T2 étaient commandés en même temps. 2- MLI bipolaire : Alimenter la partie commande +15V/-15V de la plaquette. Ne pas connecter les diodes D1 et D2. Sélectionner la commande MLI bipolaire. Régler la fréquence à 200Hz, a=30° et b=0°. N'oubliez pas d'appuyer sur validation après le réglage. – Relever le signal de commande des transistors T1 et T2. – Mesurer la fréquence et l'angle a sur les 2 commandes. – Régler la fréquence à 100Hz, a=30° et b=45°. N'oubliez pas d'appuyer sur validation après le réglage. – Relever le signal de commande des transistors T1 et T2. – Mesurer la fréquence et les angles a et b sur les 2 commandes. – Faire varier les angles a et b, et donner la plage permettant d'avoir une MLI bipolaire. B- Charge résistive : 1- Commande symétrique ou pleine onde : Alimenter la partie commande +15V/-15V de la plaquette. Placer les 2 alimentations continues, réglées sur 10V. Connecter comme charge, le rhéostat à mi-valeur. Ne pas connecter les Fait sou Linux et OpenOffice/StarOffice

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diodes D1 et D2. – – – – – – – – –

Relever le courant délivré par les 2 sources. Relever les tensions aux bornes des transistors T1 et T2. On prendra comme référence -masse- le point commun aux 2 transistors. Relever les courants traversant les transistors T1 et T2. Placer alternativement les diode D1 et D2., et relever les courants traversant les diodes. Conclusion sur l'utilité des diodes lorsque la charge est résistive. Relever la forme d'onde du courant et de la tension au niveau de la charge. A partir des mesures précédentes, donner la décomposition en série de Fourier du signal en tension au niveau de la charge. Relever le spectre de la tension aux bornes de la charge. Conclure.

2- MLI bipolaire : Alimenter la partie commande +15V/-15V de la plaquette. Placer les 2 alimentations continues, réglées sur 10V. Ne pas connecter les diodes D1 et D2. Connecter comme charge le rhéostat à mi-valeur. Sélectionner la commande MLI bipolaire. Cette partie se fera pour une fréquence à 200Hz, a=35° et b=0°, puis pour a=30° et b=45°. N'oubliez pas d'appuyer sur validation après le réglage. – Relever le courant délivré par les 2 sources. – Relever les tensions aux bornes des transistors T1 et T2. On prendra comme référence -masse- le point commun aux 2 transistors. – Relever les courants traversant les transistors T1 et T2. – A partir des mesures, donner le chronogramme de commutation des transistors. – Relever la forme d'onde du courant et de la tension au niveau de la charge. – Relever le spectre de la tension aux bornes de la charge, pour les couples d'angles suivants (a=35°, b=0°), (a=20°, b=0°), (a=30°, b=45°), (a=24°, b=34°). – Conclure. – Quel est l'intérêt de cette commande sur la commande symétrique. C- Charge inductive : 1- Commande symétrique ou pleine onde : Alimenter la partie commande +15V/-15V de la plaquette. Placer les 2 alimentations continues, réglées sur 10V, 1A max. Connecter comme charge le rhéostat à mi-valeur et l'inductance variable à 0,2H. La fréquence de travail est réglée à 50Hz. Connecter les diodes D1 et D2. – Relever le courant délivré par les 2 sources. – Relever les tensions aux bornes des transistors T1 et T2. On prendra comme référence -masse- le point commun aux 2 transistors. – Relever les courants traversant les transistors T1 et T2. – Relever les courbes des tensions traversant les diodes D1 et D2. – Relever les courbes des courants traversant les diodes D1 et D2. – Relever la forme d'onde du courant et de la tension au niveau de la charge. – Relever le spectre de la tension aux bornes de la charge et du courant la traversant. – Conclure. 2- MLI bipolaire : Alimenter la partie commande +15V/-15V de la plaquette. Placer les 2 alimentations continues, réglées sur 10V, 1A max. Connecter comme charge le rhéostat à mi-valeur et l'inductance Fait sou Linux et OpenOffice/StarOffice

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variable à 0,2H. Cette partie se fera pour une fréquence de 50Hz, a=20° et b=0°, puis pour a=24° et b=34°. Connecter les diodes D1 et D2. – Relever le courant délivré par les 2 sources. – Relever les tensions aux bornes des transistors T1 et T2. On prendra comme référence -masse- le point commun aux 2 transistors. – Relever les courants traversant les transistors T1 et T2. – Relever les courbes des tensions traversant les diodes D1 et D2. – Relever les courbes des courants traversant les diodes D1 et D2. – Relever la forme d'onde du courant et de la tension au niveau de la charge. – Relever le spectre de la tension aux bornes de la charge et du courant la traversant. – Conclure.


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Rappels Commande symétrique ou pleine onde : Les interrupteurs sont commandés 2 à 2 de manière complémentaire. E

π

0

2π

θ

-E

MLI bipolaire : Pour construire un signal MLI, on représente un motif -grisé- sur ¼ de période. Ce motif est  T reproduit par symétrie axiale par rapport à l'axe . Le reste du signal -demi période 2 4 restante- se déduit par symétrie par rapport à π.

 

1 angle de réglage -a- : E

π/2

0 -E

π

2π

θ

a

2 angles de réglage -a et b- : a E

θ π/2

0 -E

π

2π

b


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