- Fonctionnement de l'onduleur triphasé
- A) Onduleur triphasé - Mode de conduction à 180 degrés
- A) Onduleur triphasé - Mode de conduction à 120 degrés
Nous connaissons tous l'onduleur - c'est un appareil qui convertit le courant continu en courant alternatif. Et nous avons déjà découvert les différents types d'onduleurs et avons construit un onduleur monophasé 12v à 220v. Un onduleur triphasé convertit la tension CC en une alimentation CA triphasée. Ici, dans ce tutoriel, nous allons en apprendre davantage sur l' onduleur triphasé et son fonctionnement, mais avant d'aller plus loin, examinons les formes d'onde de tension de la ligne triphasée. Dans le circuit ci-dessus, une ligne triphasée est connectée à une charge résistive et la charge tire son énergie de la ligne. Si nous dessinons les formes d'onde de tension pour chaque phase, nous aurons un graphique comme indiqué sur la figure. Dans le graphique, nous pouvons voir trois formes d'onde de tension sont déphasées les unes par rapport aux autres de 120 °.
Dans cet article, nous discuterons du circuit inverseur triphasé qui est utilisé comme convertisseur CC à CA triphasé. N'oubliez pas que, même de nos jours, obtenir une forme d'onde complètement sinusoïdale pour des charges variables est extrêmement difficile et peu pratique. Nous allons donc discuter ici du fonctionnement d'un circuit convertisseur triphasé idéal en négligeant tous les problèmes liés à un onduleur triphasé pratique.
Fonctionnement de l'onduleur triphasé
Examinons maintenant le circuit inverseur triphasé et sa forme simplifiée idéale.
Vous trouverez ci-dessous un schéma de circuit de l'onduleur triphasé conçu à l'aide de thyristors et d'une diode (pour la protection contre les pics de tension)
Et ci-dessous est un schéma de circuit de l'onduleur triphasé conçu en utilisant uniquement des commutateurs. Comme vous pouvez le voir, cette configuration à six interrupteurs mécaniques est plus utile pour comprendre le fonctionnement de l' onduleur triphasé que le circuit à thyristors encombrant.
Ce que nous allons faire ici est d'ouvrir et de fermer symétriquement ces six commutateurs pour obtenir la sortie de tension triphasée pour la charge résistive. Il y a deux façons possibles de déclencher les interrupteurs pour obtenir le résultat souhaité, l'un dans lequel les interrupteurs conduisent à 180 ° et l'autre dans lequel les interrupteurs conduisent uniquement à 120 °. Laissez-nous discuter de chaque modèle ci-dessous:
A) Onduleur triphasé - Mode de conduction à 180 degrés
Le circuit idéal est dessiné avant de pouvoir être divisé en trois segments à savoir le segment un, le segment deux et le segment trois et nous les utiliserons dans la dernière section de l'article. Le segment un se compose d'une paire de commutateurs S1 et S2, le segment deux se compose de la paire de commutation S3 et S4 et le segment trois se compose de la paire de commutateurs S5 et S6. À un moment donné, les deux interrupteurs du même segment ne doivent jamais être fermés car cela entraîne des courts-circuits de la batterie qui échouent dans toute la configuration, ce scénario doit donc être évité à tout moment.
Commençons maintenant la séquence de commutation en fermant le commutateur S1 dans le premier segment du circuit idéal et appelons le début 0º. Le temps de conduction sélectionné étant de 180 °, l' interrupteur S1 sera fermé de 0 ° à 180 °.
Mais après 120 ° de la première phase, la deuxième phase aura également un cycle positif comme le montre le graphique de tension triphasée, donc le commutateur S3 sera fermé après S1. Ce S3 sera également maintenu fermé pendant encore 180 °. Ainsi S3 sera fermé de 120 ° à 300 ° et il ne sera ouvert qu'après 300 °.
De même, la troisième phase a également un cycle positif après 120º de cycle positif de deuxième phase, comme le montre le graphique au début de l'article. Ainsi l'interrupteur S5 sera fermé après 120º de fermeture S3 soit 240º. Une fois que l'interrupteur est fermé, il sera maintenu fermé pour venir à 180 ° avant d'être ouvert, avec cela le S5 sera fermé de 240 ° à 60 ° (deuxième cycle).
Jusqu'à présent, tout ce que nous faisions était de supposer que la conduction est effectuée une fois que les commutateurs de la couche supérieure sont fermés, mais pour que le courant du circuit soit terminé. N'oubliez pas non plus que les deux interrupteurs du même segment ne doivent jamais être fermés en même temps, donc si un interrupteur est fermé, un autre doit être ouvert.
Pour satisfaire les deux conditions ci-dessus, nous fermerons S2, S4 et S6 dans un ordre prédéterminé. Donc, seulement après l'ouverture de S1, nous devrons fermer S2. De même, S4 sera fermé après l'ouverture de S3 à 300 ° et de la même manière S6 sera fermé après que S5 ait terminé le cycle de conduction. Ce cycle de commutation entre les commutateurs du même segment peut être vu ci-dessous figure. Ici S2 suit S1, S4 suit S3 et S6 suit S5.
En suivant cette commutation symétrique, nous pouvons atteindre la tension triphasée souhaitée représentée dans le graphique. Si nous remplissons la séquence de commutation de début dans le tableau ci-dessus, nous aurons un schéma de commutation complet pour le mode de conduction à 180 ° comme ci-dessous.
À partir du tableau ci-dessus, nous pouvons comprendre que:
De 0 à 60: S1, S4 et S5 sont fermés et les trois autres interrupteurs sont ouverts.
De 60 à 120: S1, S4 et S6 sont fermés et les trois autres interrupteurs sont ouverts.
De 120 à 180: S1, S3 et S6 sont fermés et les trois autres interrupteurs sont ouverts.
Et la séquence de commutation continue comme ça. Maintenant, dessinons le circuit simplifié pour chaque étape afin de mieux comprendre les paramètres de flux de courant et de tension.
Étape 1: (pour 0-60) S1, S4 et S5 sont fermés tandis que les trois autres interrupteurs sont ouverts. Dans un tel cas, le circuit simplifié peut être comme illustré ci-dessous.
Donc pour 0 à 60: Vao = Vco = Vs / 3; Vbo = -2 Vs / 3
En les utilisant, nous pouvons dériver les tensions de ligne comme suit:
Vab = Vao - V bo = Vs Vbc = Vbo - Vco = -Vs Vca = Vco - Vao = 0
Étape 2: (pour 60 à 120) S1, S4 et S6 sont fermés tandis que les trois autres interrupteurs sont ouverts. Dans un tel cas, le circuit simplifié peut être comme illustré ci-dessous.
Donc pour 60 à 120: Vbo = Vco = -Vs / 3; Vao = 2Vs / 3
En les utilisant, nous pouvons dériver les tensions de ligne comme suit:
Vab = Vao - Vbo = Vs Vbc = Vbo - Vco = 0 Vca = Vco - Vao = -Vs
Étape 3: (pour 120 à 180) S1, S3 et S6 sont fermés tandis que les trois autres interrupteurs sont ouverts. Dans un tel cas, le circuit simplifié peut être dessiné comme ci-dessous.
Donc pour 120 à 180: Vao = Vbo = Vs / 3; Vco = -2Vs / 3
En les utilisant, nous pouvons dériver les tensions de ligne comme suit:
Vab = Vao - V bo = 0 Vbc = Vbo - Vco = Vs Vca = Vco - Vao = -Vs
De même, nous pouvons dériver les tensions de phase et les tensions de ligne pour les étapes suivantes de la séquence. Et cela peut être montré comme la figure ci-dessous:
A) Onduleur triphasé - Mode de conduction à 120 degrés
Le mode 120 ° est similaire à 180 ° dans tous les aspects sauf que le temps de fermeture de chaque interrupteur est réduit à 120, qui étaient 180 auparavant.
Comme d'habitude, commençons la séquence de commutation en fermant le commutateur S1 dans le premier segment et en mettant le numéro de départ à 0º. Le temps de conduction sélectionné étant de 120 °, l'interrupteur S1 sera ouvert après 120 °, donc le S1 a été fermé de 0 ° à 120 °.
Etant donné que le demi-cycle du signal sinusoïdal va de 0 à 180 °, pendant le temps restant, S1 sera ouvert et est représenté par la zone grise ci-dessus.
Maintenant, après 120 ° de la première phase, la deuxième phase aura également un cycle positif comme mentionné précédemment, donc le commutateur S3 sera fermé après S1. Ce S3 sera également maintenu fermé pendant encore 120 °. Donc S3 sera fermé de 120 ° à 240 °.
De même, la troisième phase a également un cycle positif après 120 ° du cycle positif de deuxième phase, de sorte que l'interrupteur S5 sera fermé après 120 ° de fermeture S3. Une fois l'interrupteur fermé, il sera maintenu fermé pour venir à 120 ° avant d'être ouvert et avec cela, l'interrupteur S5 sera fermé de 240 ° à 360 °
Ce cycle de commutation symétrique se poursuivra pour obtenir la tension triphasée souhaitée. Si nous remplissons la séquence de commutation de début et de fin dans le tableau ci-dessus, nous aurons un schéma de commutation complet pour le mode de conduction à 120 ° comme ci-dessous.
À partir du tableau ci-dessus, nous pouvons comprendre que:
De 0 à 60: S1 et S4 sont fermés tandis que les interrupteurs restants sont ouverts.
De 60 à 120: S1 et S6 sont fermés tandis que les autres interrupteurs sont ouverts.
De 120 à 180: S3 & S6 est fermé tandis que les interrupteurs restants sont ouverts.
De 180 à 240: S2 et S3 sont fermés tandis que les autres interrupteurs sont ouverts
De 240 à 300: S2 et S5 sont fermés tandis que les interrupteurs restants sont ouverts
De 300 à 360: S4 et S5 sont fermés tandis que les interrupteurs restants sont ouverts
Et cette séquence d'étapes continue comme ça. Maintenant, dessinons le circuit simplifié pour chaque étape afin de mieux comprendre le flux de courant et les paramètres de tension du circuit inverseur triphasé.
Étape 1: (pour 0-60) S1, S4 sont fermés tandis que les quatre autres interrupteurs sont ouverts. Dans un tel cas, le circuit simplifié peut être représenté comme ci-dessous.
Donc pour 0 à 60: Vao = Vs / 2, Vco = 0; Vbo = -Vs / 2
En les utilisant, nous pouvons dériver les tensions de ligne comme suit:
Vab = Vao - V bo = Vs Vbc = Vbo - Vco = -Vs / 2 Vca = Vco - Vao = -Vs / 2
Étape 2: (pour 60 à 120) S1 et S6 sont fermés tandis que les autres interrupteurs sont ouverts. Dans un tel cas, le circuit simplifié peut être représenté comme ci-dessous.
Donc pour 60 à 120: Vbo = 0, Vco = -Vs / 2 & Vao = Vs / 2
En les utilisant, nous pouvons dériver les tensions de ligne comme suit:
Vab = Vao - Vbo = Vs / 2 Vbc = Vbo - Vco = Vs / 2 Vca = Vco - Vao = -Vs
Étape 3: (pour 120 à 180) S3 et S6 sont fermés tandis que les interrupteurs restants sont ouverts. Dans un tel cas, le circuit simplifié peut être représenté comme ci-dessous.
Donc pour 120 à 180: Vao = 0, Vbo = Vs / 2 & Vco = -Vs / 2
En les utilisant, nous pouvons dériver les tensions de ligne comme suit:
Vab = Vao - V bo = -Vs / 2 Vbc = Vbo - Vco = Vs Vca = Vco - Vao = -Vs / 2
De même, nous pouvons dériver les tensions de phase et les tensions de ligne pour les prochaines étapes à venir. Et si nous dessinons un graphique pour toutes les étapes, nous obtiendrons quelque chose comme ci-dessous.
On peut voir sur les graphiques de sortie des boîtiers de commutation 180 ° et 120 ° que nous avons obtenu une tension triphasée alternative aux trois bornes de sortie. Bien que la forme d'onde de sortie ne soit pas une onde sinusoïdale pure, elle ressemblait à la forme d'onde de tension triphasée. Il s'agit d'un circuit idéal simple et d'une forme d'onde approximative pour comprendre le fonctionnement de l'onduleur triphasé. Vous pouvez concevoir un modèle fonctionnel basé sur cette théorie à l'aide de thyristors, de circuits de commutation, de commande et de protection.