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Exercices sur le ch 5 : hacheurs et onduleurs.


Exercice n°1 : EXO 1 : ÉTUDE DU HACHEUR

Le hacheur alimente une charge équivalente inductive.

[pic]
E = 140 V Re = 50 (

H est un interrupteur électronique commandé à l'ouverture et à la fermeture
dont la structure n'est pas étudiée. Tous les composants seront supposés
parfaits.

H est fermé entre t = 0 et t = (.T ; H est ouvert entre t = (.T et t = T.
On appelle T période de hachage.

1 Quel est le rôle de la diode D ? Est-elle utile ici ?

2 Le courant ie(t) prend l'allure représentée sur la figure 1 du
document réponse n° 1. En déduire la fréquence f de fonctionnement du
hacheur ainsi que le rapport cyclique (.

3 Représenter sur le document réponse N° 1, l'allure de ue (t) et de
iD(t) sur les figures 2 et 3.

4 Calculer la valeur moyenne, , de ue (t)

5 Exprimer ue(t) en fonction de Re, Le et ie (t) En déduire
l'expression de en fonction de Re et de ie (on rappelle que UL, =
0)
Calculer alors

6.1. Calculer l'ondulation du courant dans la charge définie par ( ie = ie
maximum- ie minimum..

6.2. On admet que [pic] . En déduire la valeur de Le.

6.3. E étant fixée, pour une valeur donnée de < ue > , sur quel paramètre
ou élément du hacheur peut-on agir, et dans quel sens, pour diminuer cette
ondulation ?



DOCUMENT-RÉPONSE N° 1






Exercice n° 2 sur l'électronique de puissance associée à la commande de
moteurs électriques. (morceau du BTS II 1996)

La figure 2 ci-dessous représente un pont en H :
La source de tension continue E est réversible, sa f.e.m. vaut E = 24 V et
son impédance est nulle.
Le moteur M peut être, suivant la commande choisie :
- soit un moteur à courant continu à aimants permanents.
- soit un micromoteur synchrone monophasé possédant 12 pôles.

La vitesse du moteur à courant continu est proportionnelle à la tension
moyenne à ses bornes et elle vaut
( = 6000 tr.min-1 pour une tension moyenne de = 24 V.

La commande des 4 transistors est réalisée à partir d'un mot de 4 bits N =
abcd. Le bit a commande T1, le bit b commande T2, le bit c commande T3 et
le d commande T4.
Lorsque le bit correspondant est à 0, le transistor est bloqué et quand il
est à 1, le transistor est commandé. Les composants (diodes et transistors)
sont considérés comme parfaits.

1 - Préambule.

1. De quel type sont les 4 transistors ?
2. Que faut-il faire pour les saturer ?
3. Quelle est la principale propriété d'un transistor parfait saturé ?
4. Quelle est la principale propriété d'une diode parfaite passante ?

2 - Commande d'une seule diagonale. Moteur à courant continu.
On commande les transistors T1 et T3 à la fréquence f = 400 Hz, avec un
rapport cyclique ( = 0.75.
Les transistors T2 et T4 sont bloqués en permanence.
Le courant d'intensité i(t) dans le moteur est ininterrompu et i(t)
toujours positive.

1. que doit-on ajouter au moteur pour rendre le courant i(t) constant ?
2. sur le document réponse, figure 3, établir le chronogramme de la tension
u(t). Mentionner les valeurs des ordonnées.
3. par quels éléments le courant passe-t-il entre les instants (.T et T ?
Quel est leur rôle ?
4. déduire du chronogramme l'expression de la valeur moyenne de u(t) en
fonction de E et de (. Donner sa valeur numérique. Quel doit être
l'appareil utilisé pour mesurer et sur quel mode ?
5. exprimer la valeur efficace U de u(t). Calculer sa valeur numérique.
Quel doit être l'appareil utilisé pour mesurer U et sur quel mode ?
6. calculer la fréquence de rotation du moteur en tours.min-1, puis en
rad.s-1.






































Exercice n°3 : onduleur à 4 transistors.


1°) à partir des oscillogrammes de u et de i, faire l'analyse du montage :
donner les éléments passants parmi les diodes et les transistors, en
expliquant la méthode pour un cas.

2°) expliquer pour chaque phase le sens de transfert de l'énergie.










Exercice n°4 : onduleur à 4 transistors (commande décalée).

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[pic]