La ConversionLa Conversion Continu - Continu:Continu - Continu:

Les HacheursLes Hacheurs

IntroductionRE In

noce

nt

IntroductionC

OM

PAO

R

Les hacheurs réalisent la conversion continu-continu

Principale application: Alimentation des machines à courant continu à2009

Principale application: Alimentation des machines à courant continu à vitesse variable.2008

-2

Selon le sens de transfert de l’énergie (fonctionnement en moteur ou en génératrice), on distingue plusieurs structures,

cheu

rs

Le fonctionnement en génératrice correspond généralement à une phase de freinage (hacheur réversible).

Les

Hac

2

Analyse du fonctionnement des hacheursRE

Inno

cent

Hypothèses et propriétés générales

1) O l’ d l ti é id ll d l t i b d l

CO

MPA

OR

1) On suppose que l’ondulation résiduelle de la tension aux borne de la résistance de charge est négligeable devant sa valeur moyenne

2) On suppose que L est une inductance pure

2009

On utilise aussi les propriétés suivantes pour le calcul des différentes grandeurs en régime permanent:

2008

-2

g g p

La tension moyenne aux bornes d’une inductance est nulle (pas d’accumulation d’énergie dans l’inductance)ch

eurs

d accumulation d énergie dans l inductance)Le courant moyen dans un condensateur est nul (pas d’accumu-lation d’énergie dans le condensateur)L i à l’ é é l à l i

Les

Hac

La puissance moyenne à l’entrée est égale à la puissance moyenne à la charge (pas de pertes dans le convertisseur)

3

Hacheur dévolteur (Buck)RE In

noce

nt

Hacheur dévolteur (Buck)C

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

4

Hacheur dévolteur (Buck)RE

Inno

cent

( )Analyse du fonctionnement

H thè i iti l l’ét t d i it t < 0 l di d D t é t I(0) Imin

CO

MPA

OR

Hypothèse initiale sur l’état du circuit: t < 0, la diode D est amorçée et I(0) = Imin

Séquence de commutation:

2009

– A t = 0, on amorçe le transistor alors que le courant dans l’inductance IL(0) = Imin

– La diode D et le transistor sont amorçés ensemble

2008

-2

a d ode et e t a s sto so t a o çés e se b e– Cela court-circuite la source de tension– Le courant de court-circuit augmente rapidement et IT=Icc ID=Imin-Icc

cheu

rsLe

s Ha

c

Lorsque ID= 0, VD = -E < 0 Le transistor conduit seul

5

Hacheur dévolteur (Buck)RE

Inno

cent

( )Analyse du fonctionnement

CO

MPA

OR

2009

2008

-2ch

eurs

Les

Hac

6

Hacheur dévolteur (Buck)RE

Inno

cent( )

Analyse du fonctionnementC

OM

PAO

R

Séquence de commutation:

– A t = ton on bloque le transistor alors que I(ton) = Imax2009

A t ton, on bloque le transistor alors que I(ton) Imax– On interrompt le courant dans l’inductance– Il apparaît une surtension : VL=L.dI(t)/dt → - ∞

2008

-2

– Dès que VD=-Vch-VL >0 => La diode s’amorçe instantanément et VT = E

Il i d d icheu

rs

=> Il y a une commutation de courant du transistor vers la diode.Le

s Ha

c

A la fin de la séquence de commutation, la diode conduit seule et ID = Imax

7

Hacheur dévolteur (Buck)RE

Inno

cent( )

Analyse du fonctionnementC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

8

Hacheur dévolteur (Buck)RE

Inno

cent( )

Analyse du fonctionnementC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

9

Hacheur dévolteur (Buck)RE

Inno

cent( )

Formes d’ondesC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

10

Hacheur dévolteur (Buck)RE

Inno

cent( )

Modèle continu équivalentC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

11

Hacheur dévolteur (Buck)RE

Inno

cent( )

Ondulation du courantC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

12

Hacheur survolteur (Boost)RE In

noce

nt

Hacheur survolteur (Boost)C

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

13

Hacheur survolteur (Boost)RE

Inno

cent

Analyse du fonctionnementC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

14

Hacheur survolteur (Boost)RE

Inno

cent

Analyse du fonctionnementC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

15

Hacheur survolteur (Boost)RE

Inno

cent

Analyse du fonctionnementC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

16

Hacheur survolteur (Boost)RE

Inno

cent

Analyse du fonctionnementC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

17

Hacheur survolteur (Boost)RE

Inno

cent

Analyse du fonctionnementC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

18

Hacheur survolteur (Boost)RE

Inno

cent

Formes d’ondesC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

19

Hacheur survolteur (Boost)RE

Inno

cent

Modèle continu équivalentC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

20

Hacheur survolteur (Boost)RE

Inno

cent

Ondulation du courantC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

21

Hacheur dévolteur-survolteur (Buck-Boost)RE

Inno

cent

CO

MPA

OR

2009

2008

-2ch

eurs

Les

Hac

22

Hacheur dévolteur-survolteur (Buck-Boost)RE

Inno

cent( )

Analyse du fonctionnementC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

23

Hacheur dévolteur-survolteur (Buck-Boost)RE

Inno

cent

( )Analyse du fonctionnement

CO

MPA

OR

2009

2008

-2ch

eurs

Les

Hac

24

Hacheur dévolteur-survolteur (Buck-Boost)RE

Inno

cent

( )Analyse du fonctionnement

CO

MPA

OR

2009

2008

-2ch

eurs

Les

Hac

25

Hacheur dévolteur-survolteur (Buck-Boost)RE

Inno

cent

( )Analyse du fonctionnement

CO

MPA

OR

2009

2008

-2ch

eurs

Les

Hac

26

Hacheur dévolteur-survolteur (Buck-Boost)RE

Inno

cent

( )Analyse du fonctionnement

CO

MPA

OR

2009

2008

-2ch

eurs

Les

Hac

27

Hacheur dévolteur-survolteur (Buck-Boost)RE

Inno

cent

( )Formes d’ondes

CO

MPA

OR

2009

2008

-2ch

eurs

Les

Hac

28

Hacheur dévolteur-survolteur (Buck-Boost)RE

Inno

cent

( )Modèle continu équivalent

CO

MPA

OR

2009

2008

-2ch

eurs

Les

Hac

29

Hacheur dévolteur-survolteur (Buck-Boost)RE

Inno

cent

( )Ondulations du courant

CO

MPA

OR

2009

2008

-2ch

eurs

Les

Hac

30

Hacheur réversible en courantRE In

noce

nt

Hacheur réversible en courantC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

31

Hacheur réversible en courantRE In

noce

nt

Hacheur réversible en courantC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

32

Entraînement à vitesse variable d’une RE

Inno

cent

machine à courant continuC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

33

Hacheur réversible en tension avecRE

Inno

cent

modulation (+E, 0) et (-E,0)C

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

34

Hacheur réversible en tensionRE

Inno

cent

avec modulation (+E, -E)C

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

35

Entraînement à vitesse variabled’une machine à courant continuRE

Inno

cent

d une machine à courant continuC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

36

Hacheur réversible en courant et en tensionRE

Inno

cent

et en tensionC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

37

Hacheur réversible en courant RE

Inno

cent

et en tensionC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

38

Exemples d’applications des hacheurs réversibles pour un entraînement à vitesse RE

Inno

cent

réversibles pour un entraînement à vitesse variable avec des MCC

CO

MPA

OR

2009

2008

-2ch

eurs

Les

Hac

39

Entraînement à vitesse variable d’une RE

Inno

cent

machine à courant continuC

OM

PAO

R20

0920

08-2

cheu

rsLe

s Ha

c

40