• Document: Electronique de puissance
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Electronique de puissance Convertisseur : le redresseur El-Hassane AGLZIM – MCF 63 3A – Semestre 1 – 2017/2018 Institut Supérieur de l’Automobile et Transport Département de Recherche en Ingénierie des Véhicules pour l’Environnement 49, rue Mademoiselle Bourgeois 58027 NEVERS 1) Les convertisseurs (généralités) Introduction L’énergie électrique est disponible : • soit sous forme alternative (changement de signe de la grandeur) par un réseau de distribution industriel ou un alternateur, • soit sous forme continue (grandeur unidirectionnelle) par des batteries d’accumulateurs ou des génératrices à courant continu. Quand à la charge, suivant sa nature, elle nécessite une énergie sous forme alternative ou continue. On définit donc quatre classes de convertisseurs transformant directement l’énergie électrique : alternatif → continu, continu → continu, continu → alternatif et alternatif → alternatif Ce sont les « fonctions de base » des convertisseurs statiques. Ces fonctions sont le plus souvent remplies par des convertisseurs dont la structure est simple, ce sont des convertisseurs mono-étages. 3 Réversible ou non- réversible ? Quand il s’agit de conversion d’énergie, la notion de sens de conversion est importante. Elle permet de qualifier la réversibilité du convertisseur. • On dit alors qu’un convertisseur est réversible lorsque l’énergie peut y transiter de manière bidirectionnelle. Les notions d’entrée et de sortie sont bouleversées : l’une et l’autre changent en fonction de sens de transfert de l’énergie. • Un convertisseur non réversible transfère l’énergie d’une source vers une charge utilisatrice. L’énergie ne peut pas transiter dans l’autre sens. Certains convertisseurs sont naturellement réversibles (onduleurs, …). D’autres sont naturellement non réversibles (redresseur à diodes). Suivant le schéma de leur structure, certains pourront être réversibles ou non (hacheur, …) 4 Les types de convertisseurs Suivant la nature de la source d’énergie électrique et de la charge, on définit quatre types de convertisseurs : • alternatif → continu c’est le redresseur (AC/DC) • continu → continu c’est le hacheur (DC/DC) • continu → alternatif c’est l’onduleur (DC/AC) • alternatif → alternatif c’est le gradateur (AC/AC) 5 Les énergies Suivant la nature de l’énergie, on caractérisera : • les grandeurs en valeurs moyennes en continu : • les grandeurs en valeurs efficaces en alternatif : Le redresseur convertit l’énergie alternative disponible sous forme mono ou polyphasée à partir d’un réseau de distribution industriel en énergie continue. Suivant les besoins de la charge, le courant et/ou la tension de sortie peuvent être ou non réglables par rapport à l’entrée. De cette manière, on adapte le niveau d’énergie transmis. Le hacheur adapte les niveaux d’énergie entre un réseau continu et une charge de même nature. Le courant et la tension (moyens) s’adaptent ou sont réglés en fonction des besoins de la charge. L’onduleur convertit les grandeurs d’un réseau continu en grandeurs alternatives pour une charge qui en a besoin. Le gradateur fait intervenir une charge et un réseau alternatifs. 6 Caractéristiques des convertisseurs statiques Vu le niveau des puissances mises en jeu, la conversion d’énergie doit être effectuée en recherchant le meilleur rendement. Les principales raisons sont : • on ne peut pas évacuer ou dissiper les pertes (qui apparaissent sous forme de chaleur) si elles sont trop importantes ; • le coût des dispositifs d’évacuation et de refroidissement (radiateurs, ventilateurs, etc.) devient très vite prohibitif ; • la fiabilité des composants diminue très rapidement quand la température augmente ; • il faut garantir une autonomie suffisante aux appareils fonctionnant sur piles ou sur batteries ; • enfin, il faut garantir un bilan technico-économique satisfaisant. 7 Intérêt - conversion d’énergie à pertes minimales Pour montrer l’intérêt d’utiliser un dispositif de conversion d’énergie à pertes minimales, on peut prendre l’exemple de l’alimentation d’une lampe en éclairage domestique. Le réseau d’alimentation électrique est à tension constante. Or, la variation d’intensité lumineuse est obtenue par le réglage de la tension ou du courant alimentant la lam

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