Доповідь на науково-технічній студентській конференції ФТФ. Донецьк, ДонНТУ, 2002р.

Les particularités du fonctionnement des onduleurs triphasés

Khomenko V.M., Borissenko V.Ph. (UNTD, v. Donetsk)

Все частіше на підприємстві можливо зустріти асинхронний або синхронний частотно-регульований електропривод, у якого частота живлення регулюється в широкому діапазоні за рахунок використання статичних напівпровідникових перетворювачів частоти. Деякі особливості функціонування цих перетворювачів і розглянуті в цій статті.

Ces derniers temps on observe l’utilisation large des commandes électriques réglées à courant alternatif, en particulier, les systèmes onduleur – moteur asynchrone d’une part et il existe la tendance stable pour le passage à la commande électrique sur la base du moteur synchrone d’autre part.

L’onduleur c’est un bloc clé pour alimenter le moteur dans le cas de la commande électrique asynchrone ou synchrone. L’onduleur peut être réalisé comme un onduleur de la tension ou celui du courant.

On peut construire quelques types de systèmes de commande électrique selon les lois choisies de la commande par l’onduleur : avec la modulation de largeur d’impulsions, avec la modulation de l’amplitude d’impulsions et les autres.

S’arrêtons premièrement lieu sur le fonctionnement d’un onduleur triphasé de tension avec la modulation de largeur d’impulsions (MLI).

Dans le cas de la commande par demi-point on peut utiliser une onde de modulation M unique. Ses intersections avec les trois ondes de référence u^'_Aw, u^'_Bw, u^'_Cw donnent les instantes de fermeture et d’ouverture des interrupteurs complémentaires K₁ et K^'₁, K₂ et K^'₂, K₃ et K^'₃. Pour que les trois tensions de sortie u^'_A, u^'_B, u^'_C aient des fondamentaux de même amplitude et déphasés de 2pi/3 deux à deux, on prend trois références de même amplitude déphasées de 2pi/3 deux à deux. Pour que les trois tensions de sortie soient identiques, à un tiers de leur période près, en modulation synchrone on adopte un indice de modulation m multiple de 3.

La référence peut être soit sinusoïdale soit nonsinusoïdale.

• référence sinusoïdale

  Vous pourriez voir un exemple de formes d’ondes obtenues avec des références sinusoïdales pour m = 6 sur la fig. 1.

  
  Figure 1 - Formes d’ondes de l’onduleur de tension obtenues avec des références sinusoïdales

  
  Figure 2 - Formes d’ondes de l’onduleur de courant obtenues avec des références sinusoïdales

  La valeur efficace du fondamental des tensions de sortie :

  

  Le courant d’entrée a comme la valeur moyenne :

  

• référence nonsinusoïdale

  Ce peut être une référence de la forme suivante :

  

  Dans les tensions u_A - u₀, u_B - u₀, u_C - u₀ on trouve un fondamental d’amplitude rU/2 et un harmonique 3 d’amplitude kU/2. Mais cet harmonique 3 disparaît des tensions u^'A, u^'B, u^'C.

  La commande avec l’injection d’harmonique 3 dans la référence, est appelée commande suboptimale. Elle permet d’amener r un peu au-dessus de 1 sans avoir à passer en modulation latérale.

Pour un onduleur de courant triphasé à modulation de largeur d’impulsions pour que la modulation soit sinusoïdale il faut :

• que des trois interrupteurs K₁, K₂ et K₃ il y en ait toujours un de fermé et un seul ;
• que des trois interrupteurs K^'₁, K^'₂ et K^'₃ il y en ait toujours un de fermé et un seul.

Ces conditions, qu’on ne trouvai pas avec l’onduleur de tension en point, imposent que l’on détermine les angles de commutation pour les tris phases à la fois.

Si on utilise la modulation sinusoïdale, alors les trois ondes de référence :

La modulation est caractérisée par :

• r, coefficient de réglage en courant ;
• m, indice de modulation, rapport de fréquence de modulation f^' à la fréquence de sortie.

Il est bien présenté sur la fig. 2 qu’on utilise deux ondes de modulations M₁ et M₂ de fréquence f^', triangulaires, variant de 0 à 1, déclarées entre elles de la moitié de leur période.

Le fondamental a une amplitude égale à celle des références :

La tension moyenne d’entrée :

Les harmoniques possibles sont ceux de pulsation 6w, 12w, 18w, etc. Leurs valeurs possibles sont liées à celles des harmoniques 5 et 7, 11 et 13, 17 et 19, etc., des courants de sortie. Pour m égal à 15 par exemple, les premiers harmoniques de u ayant une valeur notable sont ceux de rang 12 et 18.

A la fin il faut dire qu’il est mieux utiliser en pratique les onduleurs de courant triphasés que les onduleurs de tension triphasés et coupler le récepteur (par exemple les enroulements du moteur) en triangle. Dans ce cas nous n’aurons pas les harmoniques se partagent en trois dans le courant alimenté le moteur et le réglage direct du courant est plus préférable pour les machines électriques.