E-Convertisseurs statiques

E-1. Conversion continu continu : hacheurs en conduction continue.

E-1.1. Structures des hacheurs :

- Cellules de commutation.

- Hacheurs série, parallèle réversibles deux et quatre quadrants.

E-1.2. Utilisation des hacheurs :

- Application à la motorisation électrique : variation de vitesse, contrôle de couple et/ou de vitesse, de tension et/ou de courant.

Connaissances (C) :

- Sources de tension, sources de courant : association, réversibilité ;

- Structure des montages classiques : hacheur série, parallèle, réversible en courant, réversible en tension, 4

quadrants ;

- Influence du rapport cyclique sur la valeur moyenne de la tension de sortie ;

- Réversibilité et types de réversibilité.

Savoir-faire théoriques (T) :

- Déterminer les intervalles de conduction pour en déduire les formes d’ondes des tensions et des courants ;

- Calculer les valeurs moyennes de la tension de sortie et du courant fourni par la source ;

- Écrire et résoudre l’équation différentielle régissant le courant dans la charge pour en déduire son

ondulation ;

- Calculer les puissances en sortie et à l’entrée du hacheur.

Savoir-faire expérimentaux (E) :

- Relever les formes d’ondes pour en déduire les intervalles de conduction ;

- Régler et mesurer un rapport cyclique ;

- Mesurer les valeurs moyennes, l’ondulation du courant, et les puissances.

Association :

- Mettre en œuvre une association hacheur machine à courant continu. (procédure de démarrage et réglage

d’un point de fonctionnement) ;

- Identifier la nature du fonctionnement : réversibilité, sens du transfert de puissance.

E-2. Conversion alternatif continu : redresseurs.

E-2.1. Cellules de commutation à cathodes communes et à anodes communes.

E-2.2. Redresseurs non commandés :

- Montages monophasés et triphasés à commutation double en conduction continue.

- Filtrage par condensateur, étude qualitative des courants et tensions.

E-2.3. Redresseurs commandés en conduction continue :

- Réversibilité du montage, conditions nécessaires à ce type de fonctionnement.

E-2.4 Associations transformateur redresseur :

- Forme des courants au primaire du transformateur.

E-2.5. Associations redresseur machine à courant continu :

- Fonctionnement dans (un, deux) quatre quadrants.

Connaissances (C) :

- Structure des montages classiques : PD2, PD3 ;

- Influence du retard à l’amorçage sur la valeur moyenne de la tension de sortie ;

- Réversibilité.

Savoir-faire théoriques (T) :

- Déterminer les intervalles de conduction pour en déduire les formes d’ondes des tensions et des courants ;

- Calculer la valeur moyenne de la tension de sortie ;

- Calculer les puissances et le facteur de puissance à l’entrée du montage dans l’hypothèse du courant de

charge constant.

Savoir-faire expérimentaux (E) :

- Relever les formes d’ondes pour en déduire les intervalles de conduction ;

- Mesurer la valeur moyenne de la tension redressée, les puissances, le facteur de puissance, les

harmoniques et le TDH.

Associations :

- Mettre en œuvre une association redresseur machine à courant continu (Procédure de démarrage et

réglage d’un point de fonctionnement) ;

- Réversibilité : identifier la nature du fonctionnement (sens du transfert de puissance).

E-3. Conversion continu alternatif : Onduleurs:

E-3.1. Structure des onduleurs :

- Onduleurs en pont et triphasés.

- Différentes commandes : symétrique, à modulation de largeur d'impulsions.

E-3.2. Applications des variateurs de fréquence :

- Variateurs de vitesse pour moteur asynchrone : structure des variateurs, fonctionnement à U/f = constant, réversibilité de l'ensemble, harmoniques de tension, de courant et de couple.

- Machine asynchrone autopilotée. Introduction à la commande vectorielle.

E-3.3. Autres applications des onduleurs :

- Onduleurs de secours.

- Onduleur à résonance : chauffage à induction.

Connaissances (C) :

- Structure des onduleurs en pont monophasé et triphasé ;

- Influence du taux de modulation sur la valeur efficace du fondamental de la tension de sortie ;

- Intérêt de la commande MLI.

Savoir-faire théoriques (T) :

- Déterminer les intervalles de conduction pour en déduire les formes d’ondes des tensions et des courants ;

- Calculer les puissances en sortie et à l’entrée de l’onduleur.

Savoir-faire expérimentaux (E) :

Machine asynchrone :

- Déterminer le rendement de la machine asynchrone : méthodes directe et indirecte de mesurage ;

- Déterminer les éléments d’un modèle équivalent ;

- Mettre en évidence la réversibilité de la machine.

Convertisseur de fréquence :

- Relever les formes d’ondes et en déduire les intervalles de conduction ;

- Mesurer la valeur efficace du fondamental de la tension et du courant, le TDH et les puissances.

Association :

- Mettre en oeuvre une association convertisseur de fréquence machine asynchrone. (procédure de

démarrage et réglage d’un point de fonctionnement) ;

- Mettre en évidence l’intérêt de la commande vectorielle ;

- Comparer les performances selon la commande du convertisseur utilisé.

E-4. Convertisseur alternatif alternatif : gradateurs monophasé et triphasé:

E-4.1. Utilisation sur charge résistive.

E-4.2. Utilisation sur charge inductive.

E-4.3. Diverses commandes : retard de phase et train d’ondes.

E-4.4. Utilisation des gradateurs :

- Contacteur statique.

- Démarrage et modification de vitesse des moteurs asynchrones.

- Compensateur de puissance réactive.

Connaissances (C) :

- Structure des gradateurs monophasé et triphasé ;

- Modes de réglage de la valeur efficace.

Savoir-faire théoriques (T) :

- Déterminer les intervalles de conduction sur charge purement résistive et purement inductive pour en

déduire les formes d’ondes ;

- Calculer la valeur efficace de la tension ;

- Calculer les puissances à partir de l’expression du fondamental du courant.

Savoir-faire expérimentaux (E) :

- Régler un retard à l’amorçage ;

- Mesurer des valeurs efficaces et des puissances.

E-5. La chaîne de commande des moteurs :

E-5.1.   Différents principes et choix des matériels :

- Représentations graphiques utilisées dans le domaine de la conversion d’énergie électrique.

- Logiciel de conception assisté par ordinateur (C.A.O.) pour les représentations graphiques normalisées des installations de motorisation.

- Appareillage des départs moteurs selon les normes en vigueur (coordination type 1 & 2, …).

- Appareillage des départs moteurs progressifs (électromécaniques et électroniques).

- Appareillage de variation de vitesse.

E-5.2.   Réalisation des équipements :

- Règles de conception et réalisation des armoires électriques de commande de machine

automatisée selon les règles de l'art et les normes en vigueur.