Onduleurs
L'onduleur est un convertisseur statique qui a pour fonction de convertir une tension continue en une tension alternative.
Il est le constituant principal de la plupart des variateurs de vitesse pour moteur à courant alternatif. La gamme de puissance de ses applications est très étendue, depuis les quelques dizaines ou centaines de watts des appareils électroménagers jusqu'aux systèmes d'alimentation des locomotives électriques récentes dont la puissance peut atteindre dix mégawatts.
L'onduleur est également utilisé dans les systèmes d'alimentation de secours des ordinateurs de bureau où son rôle est de fournir une tension alternative à partir de la tension continue d'une batterie.
Principes généraux
Comme pour le hacheur, l'onduleur doit respecter les règles d'associations des dipôles. Ainsi, on
distingue deux types d'onduleurs :
Onduleur de tension : relie un générateur de tension continue à un récepteur de courant alternatif.
Onduleur de courant : relie un générateur de courant continu à un récepteur de tension alternatif.
Il existe de nombreux types d'onduleurs. On distingue notamment ceux fonctionnant en monophasé et ceux fonctionnant en triphasé.
Onduleur de tension en pont
C'est la structure d'onduleur la plus courante. Elle est identique à celle du hacheur quatre quadrants si ce n'est la source de courant qui est alternative :
Afin de respecter les règles d'associations des dipôles (dipôle de tension jamais en court circuit et dipôle de cournat jamais en circuit ouvert), il faut que :
et
On distingue deux modes de commande possibles :
Commande pleine onde ou simultanée : les interrupteurs vérifient
et chaque interrupteur est passant pendant une demi-période
. La tension aux bornes du récepteur est alors un créneau d'amplitude
, de moyenne nulle et de période
.
Commande décalée : les deux cellules de commutation (
et
) fonctionnent à la même période mais en décalé d'une durée
.
Dans les deux cas, l'allure du courant dépend du récepteur mais il peut changer de signe. Les interrupteurs doivent donc tous être bidirectionnels en courant. L'allure de la tension du récepteur est donnée ci-dessous pour chacun des modes de commande :
Onduleur en demi-pont
Il ne comporte que deux interrupteurs
mais nécessite deux générateurs de tension identiques. Les signaux ont alors la même allure que pour l'onduleur en pont à commande simultanée.
Onduleur MLI
Les exemples vus auparavant montrent que le signal de tension obtenu, bien que variable et périodique, ressemble peu à une sinusoïde. Cela cause une perte d'énergie importante et/ou oblige à mettre un filtre passe-bas très sélectif donc coûteux. Pour atténuer ce problème, on peut commander un onduleur avec des signaux à Modulation de Largeur d'Impulsion (MLI).
Fondamental :
L’onduleur MLI est en réalité un mode de commande particulier des onduleurs pouvant s'appliquer à toutes les structures d'onduleur. Il permet :
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