1- Généralités
Il
est souhaitable d'éliminer le courant de circulation pour des
installations à puissances élevées. Dans ce but, il est nécessaire de
bloquer complètement les impulsions aux gâchettes du convertisseur de
courant ne conduisant pas le courant de charge Id .
Si
le courant de circulation est empêché par le blocage d'un convertisseur
de courant, les selfs de courant de circulation peuvent être éliminées.
De plus, le convertisseur de courant fonctionnant en redresseur peut
être commandé avec un angle de retard d'allumage allant jusqu'à α =0. Ainsi on augmente la valeur maximale de la tension continue et la consommation en puissance réactive se réduit. [9]
2- Les montages utilisés
Pour
le fonctionnement sans courant de circulation, on peut utiliser les
montages: Le Montage antiparallèle et le montage croisé (évidement sans
selfs de limitation du courant de circulation).
Il existe un autre montage très avantageux pour ce mode de fonctionnement c'est le montage antiparallèle des thyristors.
Le
montage antiparallèle des thyristors, se distingue par le fait que dans
chaque branche d'un convertisseur de courant, se trouvent deux
thyristors montés directement en antiparallèle (tête bêche) comme illustré à la figure suivante.
3- Inversion du courant
Comme
désavantage du fonctionnement sans courant de circulation, il faut
remarquer le comportement discontinu des caractéristiques de charge au
voisinage de Id =0.
Pour le suivre une inversion du courant Id on peut reprendre les caractéristiques Ud (Id) présentées à la figure (II-16)
Pour supprimer la circulation de courant entre les deux groupes redresseur -onduleur, deux procédés peuvent être utilisés :
- 1 - Montage à bande morte ou zone morte .
- 2 – Montage à logique d'inversion ou logique de basculement.
4- Montage à bande morte ou zone morte
Les
thyristors des deux ponts reçoivent en permanence leurs signaux de
déblocage, mais on supprime les courants de circulation en rendant unidirectionnelle la différence udI + udII des tensions udI et -udII
que tendent à fournir les deux ponts. Pour cela il suffit, quand un
pont est conducteur, de commander les redresseurs de l'autre avec un
retard α égale à 180˚.
Quand le pont I conduit, on prend αII =180˚, aucun redresseur du pont II ne peut conduire car, (–udII ) étant toujours supérieure ou égale à udI , le courant idII devrait être négatif .De même quand le moteur reçoit son courant du pont II, on prend αI égale à 180˚ [5]
La figure (II-17) représenté le cas du montage sans courant de circulation. Les valeurs de cos αI et cos αII pour chacun des deux groupes sont portées de part et d'autre de l'axe des abscisses. Les caractéristiques des tensions moyennes (udI et udII) des deux groupes sont, bien mentionnés. E indique la valeur de la f.c.é.m du moteur. La tension fournie par le redresseur au point de fonctionnement M est UM ,telle que :
UM = E + Ra Id (II-5)
Cette
figure explicite le fonctionnement du montage sans courant de
circulation à bande morte, les courbes en tiretés représentent les
limites du débit des deux groupes: pour le groupe I, à droite de la
courbe C1 , le courant est nul ; il s'établit, en régime
discontinu d'abord, à gauche de cette courbe. Les conclusions sont les
mêmes mais inversées pour le groupe II : le courant n'apparaît qu'à
droite de courbe limite C2 ,d'abord en régime discontinu.
Si le groupe I est redresseur , une diminution de cos αI va réduire la tension de UM à E , le courant moteur s'annulant en point D sur la courbe limite C1 ( on suppose que , pendant le passage de UM à E , la vitesse du moteur n'a pas eu le temps de changer).
Pour effectuer le freinage de la machine , il va falloir obtenir le
fonctionnement du groupe II en onduleur , c'est-à-dire régler cos αII entre -1 et 0 , pour atteindre le point D' , marquant le début de la conduction du groupe II (en régime discontinu) et aboutir finalement au point M' de fonctionnement .
5- Montages à logique d'inversion ou de basculement
Nous
venons de voir que, si l'on tente de supprimer le courant de
circulation, on introduit un temps mort dans la réponse du système. Une
autre solution consiste à n'avoir, à chaque instant, qu'un seul groupe
en conduction. Le choix du groupe qui doit conduire est fait par un
circuit logique d'inversion à partir de certaines informations :
référence courant, signe de courant Id , vitesse...etc.
La conduction ou le blocage d'un groupe sont assurés par l'application ou la suppression des impulsions de gâchettes des thyristors. Le passage d'un groupe à l'autre se déroule en quatre temps. (Figure (II-18))
Annulation du courant de la charge, avec
vérification de cette annulation. Le groupe qui conduit opère en
onduleur. Un capteur de courant donne l'information courant nul ;
Suppression des impulsions de commande des thyristors. Nous savons
que
dans le fonctionnement en onduleur, la disparition des impulsions de
gâchettes provoque le défaut dit de recommutation dès lors que le groupe
est en condition continue.
Il n'est pas aisé de détecter le zéro de courant (sensibilité et précision du capteur) heureusement,
la condition discontinue est atteinte à partir d'un certain niveau de
courant, et il devient alors possible de supprimer les impulsions sans
provoquer de défaut. Pour donner un ordre de grandeur, la détection de
courant nul s'effectue au centième du courant nominal ( 0.01 Idn) ;
Temporisation au déblocage de l'autre groupe.
Suppression des impulsions ne veut pas dire désamorçages : il faut donc
attende le désamorçage naturel du ou des thyristors conducteurs avant
d'appliquer les impulsions sur l'autre groupe, au risque provoquer une
conduction entre ponts (court-circuit entre phases).
Cette attente de sécurité doit être au mois égal au retard statistique du montage Tp / P; la temporisation théorique est, ici, de 20 / 6 = 3.33 ms. En pratique, on prend 4 ms au minimum pour plus de sécurité.
Déblocage de l'autre groupe. Ce
déblocage consiste à assurer la présence des impulsions de commande sur
les groupes qui était initialement bloqué et qui va maintenant prendre
le contrôle du courant demandé par le système. [8]
6- Réglage et contrôle sans courant de circulation
Les
convertisseurs de courant bidirectionnels fonctionnant sans courant de
circulation nécessitent un blocage sûr de l'un ou l'autre des deux
convertisseurs de courant. Dans ce but, on doit utiliser une combinaison
entre un circuit de réglage analogique et une commande digitale. Un
montage possible est représenté à la figure (II-19) Par un schéma de
principe.
Les deux convertisseurs de courant I et II du convertisseur de courant bidirectionnel 1 sont contrôlés séparément par deux dispositifs de commande des gâchettes 2a et 2b.Les
impulsions d'allumage de ces derniers peuvent être bloquées par des signaux logiques bI et bII. Le signal bI ou bII égal à zéro "0" bloque les impulsions d'allumage, tandis que le signal "1" libère ces impulsions d'allumage.
Un régulateur 3 (régulateur de courant) fournit la tension de commande Ucm aux deux dispositifs de commande de gâchettes. Ce régulateur est influencé par la différance entre la valeur de consigne i'c et la valeur absolue ﺍId ﺍdu
courant continu fourni par le convertisseur de courant bidirectionnel.
Le courant est mesuré par des transformateurs de courant 4 suivis d'un
redresseur situé sur les lignes d'alimentation au coté alternatif du
convertisseur de courant bidirectionnel. Ce signal, par conséquent, n'indique pas la polarité du courant continu, mais seulement sa valeur absolue.
La valeur de consigne i'c dépend de l'état des commutateurs de signaux analogiques 5a, 5b et 5c. Elle est fonction de la valeur de consigne ic qui prescrit la valeur du courant continu et sa polarité. Les signaux logiques c1 , c2 et c3 égaux à "1" bloquent les commutateurs de signaux analogiques , tandis qu'un signal "0" laisse passer le signal analogique . Si seul le commutateur 5a est enclenché, on a i'c = ic , tandis que le commutateur 5b seul et enclenché on a i'c = - ic
, car l'amplificateur inverseur 6 change le signe de la valeur de
consigne. Enfin, si seul le commutateur 5c est enclenché , la valeur de
consigne i'c est bloquée et le signal composé de la différence entre -|Ud| et Ucm est appliquée à l'entrée du régulateur 3. Il faut remarquer qu'à cet état de commutation, le signal ﺍIdﺍ est nul, car les deux convertisseurs de courant I et II sont bloqués par bI et bII
égaux à zéro. On impose ainsi une valeur initiale à la composante
intégrale du régulateur 3 et par conséquent à la tension de commande Ucm. Dans ce but, il faut tenir compte d'une pondération entre -ﺍUdﺍ et Ucm , de sorte que Ucm = - ﺍUdﺍ/ ud0 , où ud0 est
la tension continue maximale (en grandeurs relatives) du convertisseur
de courant bidirectionnel La justification d'imposer parﺍ- Udﺍ une valeur négative à Ucm , est donnée au paragraphe suivant.
Le signal ﺍUdﺍ est donnée par la tension continue du convertisseur de courant bidirectionnel . Cette dernière est mesurée par le transformateur de tension continue 8,
qui ne délivre que la valeur absolue de la tension continue .
Enfin, le dispositif logique 7 produit les signaux de blocage bI et bII pour les dispositifs de commande des gâchettes, ainsi que les signaux de commande c1 , c2 et c3 pour les commutateurs de signaux analogiques [10].
CONCLUSION
Dans
ce chapitre, nous avons fait l'étude des deux systèmes de
convertisseurs de courant bidirectionnel ; avec courant de circulation
et, sans courant de circulation.
Malgré
que le système de courant de circulation présente l'avantage d'assurer
une caractéristique linéaire pour de faibles courants continus (au
voisinage de Id =0) . Mais le système sans courant de circulation est
plus avantageux à cause de l'absence de la puissance réactive (car
l'élimination des inductances). En plus , l'angle de retard d'allumage
du convertisseur de courant fonctionnant en redresseur peut être inférieur à α =30˚ .
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