Électronique de puissance - Livres en sciences et ...

1 Structures, commandes, applicationsGuy S guierFrancis LabriquePhilippe Delarue10e dition lectronique de 107/07/15 11:35 Dunod, Paris, 2004, 2011, 20155 rue Laromigui re, Paris 5eISBN 207/07/15 11:35 Avant-proposL lectronique de puissance est la partie du g nie lectrique qui traite desmodifications de la pr sentation de l nergie lectrique. Pour cela elle utilisedes convertisseurs statiques semi-conducteurs. Gr ce aux progr s sur cescomposants et sur leur mise en uvre, l lectronique de puissance a pris uneimportance consid rable dans tout le domaine de l lectricit l tude de l lectronique de puissance , on peut distinguer troisaspects : L tude desCOMPOSANTS.

2 Partir des propri t s du silicium, elle expliquele fonctionnement des semiconducteurs, leurs caract ristiques, les limitations respecter dans leur emploi, les conditions que doivent remplir les signaux decommande. L tude des STRUCTURES. Elle montre comment ces composants ins r sdans des circuits permettent de r aliser des convertisseurs statiques modifiantla pr sentation de l nergie lectrique. Elle est consacr e aux relations que cesconvertisseurs tablissent entre leurs grandeurs d entr e et de sortie, la carac-t risation de ces grandeurs et des contraintes impos es aux composants. L tude de la COMMANDE. partir de la transformation r aliser et de ladynamique souhait e pour l ensemble dans lequel intervient le convertisseur,elle indique comment laborer les signaux de commande des distingue d ordinaire la commande rapproch e, c est- -dire la d termina-tion des signaux appliqu s aux lectrodes de commande des semiconducteurs partir des r f rences assign es au convertisseur, et la commande proprementdite, c est- -dire l laboration de ces r f ouvrage est essentiellement consacr l tude des structures desconvertisseurs et leurs principales applications industrielles.

3 Toutefois, pourfaire le lien avec la physique des semiconducteurs, nous avons indiqu les fonc-tions remplies par les divers types de composants, les contraintes qui leur sontimpos es et la fa on de r duire ces contraintes. D autre part, pour faire le lienavec l automatique industrielle, nous montrons comment les composants sontcommand s partir des r f rences et, dans l examen des principales applica-tions, comment ces r f rences sont labor es. Les performances des composants ne cessent de s'am liorer, en raison notam-ment de l application aux courant forts des proc d s de fabrication de la micro- lectronique. L emploi de la microinformatique permet d laborer des com-mandes de plus en plus sophistiqu es. L lectronique de puissance est unetechnique qui volue extr mement vite.

4 La comparaison entre la pr sente 9/07/15 10:29 Page IIIIVA vant-propostion de cet ouvrage et la premi re, parue en 1974, montre le chemin a m me sembl indispensable d apporter d importantes modifications l di-tion pr c dente parue en que cette dition prenne en compte les plus r cents progr s techniqueset p dagogiques, j ai demand deux coll gues, enseignants et directeurs derecherche, de se joindre moi. Nous avons continu pr senter l lectronique de puissance sous forme d s deux chapitres de rappels, l un sur les composants, l autre sur lessignaux, nous avons consacr un chapitre chacune des quatre fonctions de base : les hacheurs, les onduleurs, les redresseurs, les avons ensuite consacr un important chapitre l utilisation de cesmontages dans les variateurs lectroniques de vitesse avant de compl ter notrepr sentation de l lectronique de puissance par l tude.

5 Des alimentations d coupage, des onduleurs et alimentations r sonance, des convertisseurs matriciels, des convertisseurs modulaires avons tenu conserver cet ouvrage des proportions r duites sansrecourir une densit excessive. Cela n a pas t facile car l introduction de cequi est nouveau n cessite la suppression de ce qui est moins usit .La lecture de ce cours ne n cessite pas de connaissances pr alables autresque celles que poss de, en math matiques et en physique g n rale, tout tu-diant de l enseignement sup rieur scientifique ou technique. Nous esp rons que, comme par le pass , ce travail sera utile tous ceux quiont apprendre, enseigner ou utiliser l lectronique de 2015, 9/07/15 10:29 Page IVTable des mati resAvant-propos IIICHAPITRE 1 L lectronique de puissance ne peut tre qu une lectroniquede Le fonctionnement en commutation induit des modes de calculet de raisonnement Nature des r gimes Proc d s de Proc d d tude d un montage L lectronique de puissance : technique des modifications depr sentation de l nergie Les principales Les variateurs de Autres convertisseurs.

6 Autres applications6 CHAPITRE 2 SEMICONDUCTEURS DE puissance . INTERRUPTEURS. Rappels sur les interrupteurs Interrupteurs deux Interrupteurs trois segments r versibles en Interrupteurs trois segments r versibles en Interrupteurs quatre Repr sentation des interrupteurs dans les sch mas des Caract risation des g n rateurs et des r R gles de Cellule l mentaire de Les deux commutations 9/07/15 11:00 Page VVIT able des mati Adoucissement des Cas des interrupteurs fermeture OU ouverture command Cas des interrupteurs fermeture ET ouverture command es34 Exercices36 CHAPITRE 3 RAPPELS SUR LES SIGNAUX DE L LECTRONIQUE DE Rappels sur les r gimes Circuits du premier ordre. R gles g n Premier ordre.

7 Exemples d Circuits du second ordre. R gles g n Second ordre. Exemple d Rappels sur les grandeurs p riodiques non sinuso Valeurs d une grandeur p D veloppement en s rie de Relations entre valeur efficace, puissance et d veloppement en s Application aux tensions redress es62 Exercices65 CHAPITRE 4 LES Hacheurs Hacheur s Hacheur parall Hacheur r versible en Hacheur en Hacheurs Note sur la commande des Hacheurs liaison Hacheur stockage Hacheur stockage Hacheurs interrupteurs r Hacheur s rie interrupteur r sonnant fonctionnant en mode Hacheur s rie interrupteur r sonnant fonctionnant en mode Remarques sur les hacheurs quasi-r 9/07/15 11:00 Page VICHAPITRE 5 LES Onduleurs de tension monophas s modulation de largeur d Onduleur en pont.

8 Deux niveaux de Modulation sinus-triangle deux Modulation sinus-triangle trois Autres proc d s de R versibilit Exemples d Notes sur l onduleur en Onduleur de tension triphas modulation de largeur d Relations g n Commande par Modulation Exemples d Notes sur les onduleurs Onduleurs de courant triphas Sch ma. Relations g n Commande un cr neau par Notes sur les Commande MLI173 Exercices175 CHAPITRE 6 LES Redresseurs diodes : Les Les Hypoth ses Redresseurs diodes du type parall Les montages tude des tude des Chute de tension en fonctionnement Redresseurs diodes du type parall le Les montages tude des tude des Chute de tension due aux Utilisations222 Dunod.

9 La photocopie non autoris e est un d des mati 9/07/15 11:01 Page VIIVIIIT able des mati Redresseurs diodes du type s tude des tude des Chute de tension due aux Les groupements de redresseurs Groupement en s Groupement en parall Redresseurs thyristors du type parall Fonctionnement. tude des tude des courants. Diagramme des Chute de tension due l empi Pr cautions prendre dans la marche en Redresseurs thyristors du type parall le double ou s Redresseurs tout thyristors du type parall le Redresseurs mixtes du type parall le Redresseurs tout thyristors du type s Redresseurs mixtes du type s Comparaison et choix des redresseurs Commande des redresseurs Notes sur les redresseurs diodes d bitant sur une source de tension Redresseur aliment en monophas Redresseur aliment en triphas 265 Exercices267 CHAPITRE 7 LES Marche en Avantages et inconv Variantes unipolaires.

10 Interrupteurs Marche en gradateur monophas Cas d un r cepteur purement r Cas d un r cepteur r sistant et Caract Les gradateurs triphas Le gradateur triphas tout 9/07/15 11:01 Page VIIIT able des mati Les groupements de trois gradateurs monophas Le gradateur triphas mixte290 Exercices292 CHAPITRE 8 LES variateurs DE variateurs pour moteurs courant Le moteur courant Convertisseurs utilis variateurs pour moteurs Le moteur variateurs onduleurs de tension fonctionnant en variateurs cycloconvertisseurs Moteur courant continu sans variateurs pour moteurs Le moteur asynchrone triphas variateurs onduleurs MLI de tension ou variateurs onduleurs de Autres variateurs331 Exercices336 CHAPITRE 9 Alimentations d Montages sans Alimentation avec hacheur s rie (buck converter) Alimentation avec hacheur parall le (boost converter)