[PDF] I Introduction : II Principe de fonctionnement du hacheur série :

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Le hacheur série.

I Introduction :

Les hacheurs sont des convertisseurs statiques continu-continu. Ils permettent, à partir d"une tension

continue fixe, d"obtenir une tension continue de valeur différente.

Son symbole est :

II Principe de fonctionnement du hacheur série :

II.1 Présentation :

L"interrupteur H est en fait un transistor qui fonctionne en régime de commutation c"est-à-dire qu"il se

comporte soit comme un interrupteur fermé, soit comme un interrupteur ouvert. On commande le transistor par

son courant de base i B.

Le fonctionnement

(voir http://fisik.free.fr/ressources/hacheurserie.swf ): L"interrupteur H s"ouvre et se ferme périodiquement.

On appelle T cette période et

f=1 Tla fréquence de hachage. La durée pendant laquelle l"interrupteur H est fermé s"appelle t F.

On définit le rapport cyclique α par :

=tF

Tavec 0 1.

On peut ainsi écrire que t

F = α.T

Yannick MOREL Le hacheur série Page 1/6

Le montage est composé

d"une source de tension continue fixe E, d"un interrupteur unidirectionnel H et d"une charge. EH u H uC

CHARGE

i uH C BE

IB = 0

uH = E

Lorsque iB = 0 , le transistor est bloqué ; il

se comporte comme un interrupteur ouvert et dans ce cas, la tension u

H = E.

Lorsque iB est suffisamment important (courant

de saturation), i

B = iB SAT , le transistor est saturé ;

il se comporte comme un interrupteur fermé et dans ce cas, la tension u

H = 0.

uH C BE

IB = iB SAT

uH = 0 II.2 Analyse du fonctionnement du hacheur série : Pour 0 ttF, l"interrupteur H est fermé. et pour ?TtT

Oscillogrammes :

Valeur moyenne de la tension aux bornes de la charge : ?uC?=?E.

On mesure la tension moyenne C> avec un voltmètre numérique position DC ou

Remarque

: La tension moyenne ne dépend pas de la fréquence de hachage f.

Yannick MOREL Le hacheur série Page 2/6

EH u

HB = 0

u C = E

CHARGE

i EH u

HB = E

u C = 0

CHARGE

i uC [V] u

H [V]t [s]

t [s]E E

H fermé H ferméH ouvertH ouvert

0 αT αT T T 0 III Fonctionnement du hacheur série alimentant une charge R,L, E" :

III.1 Montage :

III.2 Observation des différentes tensions et intensités dans le montage :

Yannick MOREL Le hacheur série Page 3/6

L"interrupteur H est représenté par son symbole normalisé.

D est une diode de roue libre.

L permet de lisser le courant i. On considère que la fréquence de hachage f est suffisamment importante pour considérer que i est de forme triangulaire. Le moteur à courant continu est modélisé par sa f.é.m. E" en série avec sa résistance R. E H u HR E" i u C uL uM R.i uD D iS L t [s] t [s] t [s] t [s] t [s]u C [V] u H [V]

αTT

E i [A] I MAX Imin

αTT

αTT

αTT

αTT

IMAX Imin IMAX Imin

H fermé H ouvertH fermé

D ouvert D fermé D ouvert

0 0 0 E i S [A] i D [A] iD

Analyse du fonctionnement :

Pour 0 tT, l"interrupteur H est fermé. la diode D est bloquée (interrupteur ouvert).

Équation de fonctionnement :

uC=uLuM=E avec uL=L?didtet uM=R.IE"soit : uC=E=L?didtR.iE"

Pour ?TtT,

l"interrupteur H est ouvert.

La diode D est passante (interrupteur fermé).

Équation de fonctionnement :

u

C=uLuM=0soit

uC=0 =L?didtR.iE" E H u HR E" i u C uL uM R.i uD D iS L iD E H u HR E" i u C uL uM R.i uD D iS L iD

III.3 Grandeurs caractéristiques :

Tension moyenne aux bornes de la charge :

u C=L?didtR.iE"d"où ?uC?=?L?didt??R.i??E"? or, on sait que ?L?didt?=0 et que la f.c.é.m E" est constante alors ?E"?=E" et que ?R.i?=R?i?. d"où : ?uC?=R.?i?E"=E avec 0    1

Remarque : Pour un moteur à courant continu, la résistance R est souvent négligeable ainsi que R.?i?. La

relation devient alors : E"

continu à excitation constante (flux constant), il suffit de faire varier la rapport cyclique α pour faire varier la

vitesse de rotation n du moteur.

Tension efficace aux bornes de la charge :

On montre que la tension efficace aux bornes de la charge a pour expression

UC=?E.

Intensité moyenne traversant la charge :

Lorsque l"intensité i est de forme triangulaire, l"expression de l"intensité moyenne est : ?i?=IMAXImin 2 On mesure l"intensité moyenne avec un ampèremètre numérique en position DC ou

Si l"intensité est parfaitement lissée ( droite ) , l"intensité moyenne est égale à l"intensité efficace I.

La diode D permet, lorsque l"interrupteur H est ouvert, à la bobine de libérer l"énergie emmagasinée et

ainsi, d"éviter qu"il ne se produise des surtensions aux bornes de l"interrupteur H.quotesdbs_dbs1.pdfusesText_1