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DISTRIBUTION D'ENERGIE

HACHEUR ENTRELACE

HACHEUR BOOST

CI3 : Chaînes d'énergie

LE HACHEUR ENTRELACE ET LE HACHEUR BOOSTCOURS

Edition 2 - 07/10/2018

Lycée Jules Ferry - 06400 Cannes

ats.julesferry.cannes@gmail.com 1/12

CHAÎNE D'INFORMATION

ACQUERIR

TRAITER

COMMUNIQUER

CHAÎNE D'ENERGIE

ALIMENTERDISTRIBUERCONVERTIRTRANSMETTRE

ACTION

PROBLEMATIQUE

" Les moteurs à courant continu sont pilotés en vitesse en adaptant leur tension d'al imentation. Or la tension d'alimentation d'un système est constante. Il faut donc insérer entre l'alimentation et le convertisseur un composant qui aura pour fonction de fournir une tension de valeur variable et pilotable : c'est le rôle du hacheur»

B - MODELISERB - MODELISERB - MODELISER

B1 : Identifier et caractériser les grandeurs

physiques agissant sur un système Associer les grandeurs physiques aux échanges d'énergie et à la transmission de puissance

B1 : Identifier et caractériser les grandeurs

physiques agissant sur un système

Proposer des hypothèses simplificatrices en vue de la modélisationB2 Proposer un modèle de connaissance et de

comportement

Associer un modèle aux constituants d'une chaîne d'énergieC - RESOUDREC - RESOUDREC - RESOUDRE

C1 : Choisir une démarche de résolution

Proposer une méthode de résolution permettant la détermination des courants des tensions, des puissances échangées, des énergies transmises ou stockées

C2 : Procéder à la mise en oeuvre d'une

démarche de résolution analytique Déterminer les courants et les tensions dans les composants

Déterminer les puissances échangées

CI3 : Chaînes d'énergieLE HACHEUR ENTRELACE ET LE HACHEUR BOOST

COURSProblématiqueEdition 2 - 07/10/2018

Lycée Jules Ferry - 06400 Cannes

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Sommaire

A.________________________________________________Puissances dans un hacheur!4

A.1.Généralités

4

A.2.Cas du hacheur 1 quadrant

4

A.2.1.Puissance transmise

A.2.2.Puissance dans les composants

A.3.Cas du hacheur 4 quadrants en commande bipolaire 6 B._________________________________________________________Hacheur entrelacé!7

B.1.Problématique

7

B.2.Principe

7 C.____________________________________________________________Hacheur Boost!9

C.1.Préambule

9

C.2.Principe de fonctionnement et hypothèses

9

C.3.Etude du fonctionnement

10

C.3.1.Phase de commutation du transistor :

C.3.2.Phase de blocage du transistor :

C.3.3.Bilan sur l'ensemble d'une période

C.3.4.Ondulation du courant dans l'inductance

C.3.5.Ondulation de la tension aux bornes de la charge CI3 : Chaînes d'énergieLE HACHEUR ENTRELACE ET LE HACHEUR BOOSTCOURS

SommaireEdition 2 - 07/10/2018

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A.Puissances dans un hacheur

A.1.Généralités

Le hacheur est un composant qui permet d'e

ff ectuer un transfert d'énergie entre l'alimentation et un moteur à courant continu.

Une partie de cette puissance est e

ff ectivement délivrée au moteur, mais une autre partie est dissipée dans les composants constituants le hacheur

A.2.Cas du hacheur 1 quadrant

On s'intéresse dans ce chapitre à un hacheur 1 quadrant alimentant une charge, en l'occurrence un moteur

électrique modélisé par sa fcém E, son inductance L et une résistance négligeable. Le hacheur est caractérisé par son rapport cyclique et sa fréquence de découpage f (période T) On rappelle les équations qui existent dans ce hacheur : V e =L dI m dt +E I m =I K V e -E L t+I C min et I D =0 L dI m dt +E=0 I m =I D E L (t-αT)+I C max et I K =0

Les signaux ont alors la forme ci-contre :

D'où, en valeur moyenne :

=αV e et l'amplitude de l'ondulation de courant : ΔI C =I Cmax -I Cmin

α1-α

L ET V K V C I K I D I c V e CI3 : Chaînes d'énergieLE HACHEUR ENTRELACE ET LE HACHEUR BOOSTCOURS

Puissances dans un hacheurEdition 2 - 07/10/2018

Notes

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A.2.1.Puissance transmise

Le transfert de puissance ne peut se faire que dans le sens Alimentation ➢ Moteur

La puissance instantanée vaut :

p(t)=u(t).i(t) La puissance moyenne transmise au moteur est donc :

= 1 T p(t)dt 0 T 1 T u(t).i(t)dt 0 T 1 T

Ve.i(t)dt

0 αT 1 T

Vei(t)dt

0 αT 1 T V e

αT.I

mot

Soit :

=αV e I moy

A.2.2.Puissance dans les composants

A.2.2.1.Courant moyen dans le transistor

αT.I moy =αI moy

A.2.2.2.Courant efficace dans le transistor

Posons u= V e -E L t+I C min Alors Soit au final : 31-α V e I Cmax 3 -I Cmin 3 CI3 : Chaînes d'énergieLE HACHEUR ENTRELACE ET LE HACHEUR BOOSTCOURS

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Notes

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A.2.2.3.Courant moyen dans la diode

1-α T.I moy =1-α I moy

A.2.2.4.Courant efficace dans la diode

Posons u= E L (t-αT)-I C max Alors Soit au final : 3αV e I Cmax 3 -I Cmin 3 A.3.Cas du hacheur 4 quadrants en commande bipolaire Dans le cas d'un hacheur 4 quadrants dont la stratégie de pilotage est la commande bipolaire, les interrupteurs {K1,K4} commutent de façon complémentaire avec les interrupteurs {K2,K3}.

La tension aux bornes de la charge est alors :

=αV e -1-α V e =2α-1 V e

L'ondulation du courant est

ΔI C

2α1-α

E Lf La puissance moyenne transférée à la charge est déterminée par :

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