ETUDE GENERALE
SUR.
LIES CONVERTISSEURS CO -CO
II.1. Introduction
Le hacheur apparait comme un quadripôle, jouant le
rôle d'organe de liaison entre deux parties d'un réseau. On peut
le considérer comme un transformateur de grandeurs électriques
continues.
Les différentes structures de hacheurs dépendent
du cahier des charges imposé au système :
Ø Dans une première approche, les
caractéristiques à prendre en compte pour établir les
structures portent sur la nature des réseaux d'entrée et de
sotie, identifiés comme des sources de tension ou de courant et sur les
réversibilités qui peuvent être demandées à
ces sources;
Ø Ensuite, il est possible une fois la structure
établie de prendre comme modèle des sources un réseau
électrique plus proche de leur propriétés
réelles.
Les applications des hacheurs sont nombreuses :
Ø En forte puissance, ils
interviennent comme organe de réglage de puissance électrique en
continu, généralement dans les systèmes de contrôle
de vitesse ou de couple de machines électriques. Ils peuvent être
associés à d'autres convertisseurs pour contribuer à des
conversions indirectes de type alternatif-continu, continualternatif ou
alternatif-alternatif. On peut généralement identifier les
circuits d'entrée et de sortie comme ayant des natures différents
: l'un étant une source de tension et l'autre une source de courant. Les
structures directes qui font l'objet de ce paragraphe répondent alors au
cahier des charges ;
Ø En petite et moyenne
puissance, les problèmes se posent de manière
différente. Dans les alimentations de tension par exemple, le cahier des
charges impose à la sortie du convertisseur une tension parfaitement
continue (avec un taux d'ondulation négligeable) [7].
Figure II-1 : le hacheur équivalent
d'un quadripôle.
II.2. Hacheurs non réversibles
II.2.1. Hacheur dévolteur (Série)
C'est un hacheur abaisseur de tension «Buck converter,
Step down converter », ce nom est lié au fait que la tension
moyenne de sortie est inférieur à celle de l'entrée. Il
comporte un interrupteur à amorçage et à blocage
commandés (transistor bipolaire, transistor MOS ou IJBT&) et un
interrupteur à blocage et amorçage spontanés (diode)
[8].
Figure II-2 : Schéma d'un hacheur
série.
La charge est constituée par la résistance
R, Les élément L et C
forment un Filtre. II.2.1.1. Fonctionnement
Le cycle de fonctionnement de période de hachage T
(T=1/f), comporte deux étapes.
Ø Lors de la première, on rend le transistor
passant et la diode polarisée en inverse est bloquée. Cette phase
dure de 0 à #177;T, avec #177;
compris entre 0 et 1 (#177;
est le rapport cyclique) ;
Ø Lors de la seconde, on bloque le transistor, la diode
devient passante, cette phase dure de #177;T à
T.
II.2.1.2. Calcul de quelques grandeurs
· Valeur moyenne de la tension de
sortie
Vs=-VL-Vd (II-1)
Soit :
Vsmoy = - Vd (II-2)
Car la tension moyenne aux bornes d'une inductance en
régime périodique est nulle.
· En conduction continue Vsmoy = #177;E
(II-3)
· En conduction discontinue
Car:
Vs = - Vd = #177;E + (1-2).Vs
(II-5)
Remarque
La pente de iL est :
de [0 , #177;T[ (II-6)
de [#177;T , 2T[ (II-7)
On suppose pour cela que l'ondulation de tension de sortie est
négligeable et dans le cas de la conduction continue.
. (II-8)
En effet, on a :
VL = E - Vs de [0 , #177;T[ (II-9)
VL = - Vs de [#177;T , 2T[ (II-10)
(II-11)
(II-12)
On a, à la limite de la conduction discontinue:
=
.
. .
Donc :
.
=
=
.
.
.
.( )
(II-14)
.
.
(II-13)
On a VS = #177;.E donc
l'équation précédente sera:
=
.
.( )
(II-15)
. .
· Calcul de l'ondulation de courant crête
à crête dans l'inductance L
~ = .( )
.
(II-16)
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