[PDF] 2 exercices corrigés dElectronique de puissance sur londuleur

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2 exercices corrigés d"Electronique de puissance

sur l"onduleur

Exercice Ond01 : onduleur autonome

On réalise le montage suivant en utilisant quatre interrupteurs électroniques, fonctionnant deux par deux : Le générateur de tension continue a une f.e.m. E égale à 24 V. La charge est une résistance de valeur R = 100 W. Le fonctionnement des interrupteurs est résumé sur le diagramme ci-dessous :

Les interrupteurs sont supposés parfaits.

1- Représenter les chronogrammes :

- de la tension u aux bornes de la charge - des courants i, i

K1 et i G.

2- Calculer la valeur efficace de la tension u.

En déduire la valeur efficace du courant i et la puissance reçue par la charge.

3- Calculer la valeur moyenne du courant débité par le générateur.

En déduire la puissance fournie par le générateur et le rendement de l"onduleur.

Commentaire ?

E R ui iG K1 K4 K2 K3 iK1 t (ms)T

0 1 4 6 9 10

K1, K3fermésK

2, K4fermés

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Exercice Ond02 : onduleur autonome

L"onduleur suivant est constitué de quatre interrupteurs électroniques commandés (K

1 à K4)

supposés parfaits. E est une source de tension continue parfaite de valeur 200 V.

La charge est une résistance de valeur R = 100

W. Le tableau ci-dessous indique les états de conduction des interrupteurs.

0 < t < aT/2 aT/2 < t < T/2 T/2< t <(1+a)T/2 (1+a)T/2 < t < T

K1 Fermé Fermé Ouvert Ouvert

K2 Ouvert Fermé Fermé Ouvert

K3 Fermé Ouvert Ouvert Fermé

K4 Ouvert Ouvert Fermé Fermé

1- Quel type de conversion réalise un onduleur autonome ?

Citer une application de ce type de convertisseur.

2- Représenter en fonction du temps la tension u aux bornes de la charge et le courant i

circulant dans celle-ci (on prendra a = 1/3).

3- Exprimer la valeur moyenne et la valeur efficace du courant i en fonction de E, R et

a.

Faire l"application numérique (avec

a = 1/3).

4- En déduire la valeur moyenne de la puissance fournie à la charge.

5- Tracer les chronogrammes des courants i

K1, i K2 et i G.

6- Exprimer les valeurs moyennes des courants i

K1, i K2 et i G en fonction de E, R et a.

Faire l"application numérique.

7- En déduire la valeur moyenne de la puissance fournie par la source E.

Commentaire ?

8- Quels composants peut-on utiliser pour réaliser les interrupteurs ?

E R ui iG K1 K4 K2 K3 iK1iK2 IUT Nancy-Brabois Fabrice Sincère http://pagesperso-orange.fr/fabrice.sincere Page 3 / 7

Corrigés

Exercice Ond01 : onduleur autonome

On réalise le montage suivant en utilisant quatre interrupteurs électroniques, fonctionnant deux par deux : Le générateur de tension continue a une f.e.m. E égale à 24 V.

La charge est une résistance de valeur R = 100

W. Le fonctionnement des interrupteurs est résumé sur le diagramme ci-dessous :

Les interrupteurs sont supposés parfaits.

1- Représenter les chronogrammes :

- de la tension u aux bornes de la charge u(t) 24 V
O t(ms)10 - 24 V 5 E R ui iG K1 K4 K2 K3 iK1 t (ms)T

0 1 4 6 9 10

K1, K3fermésK

2, K4fermés

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K1 et i G.

i(t)

240 mA

O t(ms)105 - 240 mA iK1(t)

240 mA

O t(ms)105 iG(t)

240 mA

O t(ms)105

2- Calculer la valeur efficace de la tension u.

V 6,1852124

2T1EU=-=t-=

En déduire la valeur efficace du courant i et la puissance reçue par la charge.

I = U / R = 186 mA

RI² = 3,46 W

3- Calculer la valeur moyenne du courant débité par le générateur.

< iG > = 240 × 3 / 5 = 144 mA En déduire la puissance fournie par le générateur et le rendement de l"onduleur.

E < iG > = 3,46 W

Rendement : 100 %

Commentaire ?

Le rendement est de 100 % car les interrupteurs sont supposés parfaits (ce qui n"est

évidemment pas le cas en pratique).

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Exercice Ond02 : onduleur autonome

L"onduleur suivant est constitué de quatre interrupteurs électroniques commandés (K

1 à K4)

supposés parfaits. E est une source de tension continue parfaite de valeur 200 V. La charge est une résistance de valeur R = 100 W. Le tableau ci-dessous indique les états de conduction des interrupteurs.

0 < t < aT/2 aT/2 < t < T/2 T/2< t <(1+a)T/2

(1+a)T/2 < t < T

K1 Fermé Fermé Ouvert Ouvert

K2 Ouvert Fermé Fermé Ouvert

K3 Fermé Ouvert Ouvert Fermé

K4 Ouvert Ouvert Fermé Fermé

1- Quel type de conversion réalise un onduleur autonome ?

Conversion continu/alternatif.

Citer une application de ce type de convertisseur.

Alimentation de secours.

Variateur de vitesse pour moteur asynchrone.

E R ui iG K1 K4 K2 K3 iK1iK2 IUT Nancy-Brabois Fabrice Sincère http://pagesperso-orange.fr/fabrice.sincere Page 6 / 7

2- Représenter en fonction du temps la tension u aux bornes de la charge et le courant i

circulant dans celle-ci (on prendra a = 1/3). u(t)

E=200 V

O tT/6 T -E=-200 V i(t)

E/R=2 A

O tT/6 T -E/R=-2 A

3- Exprimer la valeur moyenne et la valeur efficace du courant i en fonction de E, R et a.

Faire l"application numérique (avec a = 1/3).

< i > = 0

Par définition : ><=i²Ieff

< i² > = a(E/R)²

Finalement : A 1,155R

EI eff=a=

4- En déduire la valeur moyenne de la puissance fournie à la charge.

< ui > = < Ri² > = RIeff² (Loi de Joule)

A.N. 133 watts

i²(t)

E²/R²

O taT/2 T IUT Nancy-Brabois Fabrice Sincère http://pagesperso-orange.fr/fabrice.sincere Page 7 / 7

5- Tracer les chronogrammes des courants i K1, i K2 et i G.

iK1(t) E/R O taT/2 T iK2(t) E/R O t(1+a)T/2T/2 iG(t) E/R O taT/2 T

6- Exprimer les valeurs moyennes des courants i

K1, i K2 et i G en fonction de E, R et a.

Faire l"application numérique.

2R Eii

K1K1a>=>=<<

A.N. 0,33 A

< i

G > = < i K1 > + < i K2 > = aE / R = 0,67 A

7- En déduire la valeur moyenne de la puissance fournie par la source E.

Commentaire ?

< E iG > = E< iG > = 133 W La puissance reçue par la charge est égale à la puissance fournie par la source.

Le rendement du onduleur est donc de 100 %.

Autrement dit, il n"y a pas de pertes dans les interrupteurs électroniques (c"est normal puisque ceux-ci ont été supposés parfaits ...).

8- Quels composants peut-on utiliser pour réaliser les interrupteurs ?

Les interrupteurs doivent être commandables à l"ouverture et à la fermeture. En pratique, on utilise des semi-conducteurs de puissance tels que le transistor bipolaire, le thyristor GTO, le transistor MOSFET ou encore le transistor IGBT (liste non exhaustive).quotesdbs_dbs29.pdfusesText_35

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