redressement commandé

REDRESSEMENT COMMANDÉ
Les redresseurs commandés sont des convertisseurs statiques alternatifs continus permettant
d'obtenir des tensions (ou courant) de valeur moyenne réglable.
Dans toute l'étude, les diodes et les thyristors sont supposés parfaits.
I.LE THYRISTOR
1.1.PRÉSENTATION
Le thyristor est un composant électronique qui comporte trois jonctions PN.
uAK
A: anode
A
K
P N P N
K: cathode
i
G: gachette
iG
G
G
1.2.AMORÇAGE DU THYRISTOR
–
–
–
–
–
–
Lorsque la tension u AK est positive, le thyristor est dit sous tension directe.
Pour amorcer le thyristor, il est nécessaire que l'intensité du courant i, de l'anode vers la cathode,
atteigne la valeur d'accrochage i L , donnée par le constructeur.
Il suffit ensuite d'un courant de gachette i G suffisamment intense (mais qui reste négligeable
devant l'intensité i qui traverse le thyristor) pour que le thyristor s'amorce sous tension directe.
Dès qu'un thyristor conduit, il se comporte comme une diode. Le courant de gachette n'a plus
aucune action sur lui. La tension à ses bornes est voisine du volt.
Généralement, on dispose de générateur d'impulsion pour amorcer les thyristors.
Lorsque la tension u AK est négative, le thyristor est dit sous tension inverse: il ne peut être
rendu conducteur.
Le thyristor reste amorcé tant que le courant i reste supérieur à la valeur de maintien i H
donnée par le constructeur (légèrement inférieur à i L ). On pourra assimiler i H =i L
Une fois le thyristor amorcé, et ii H , on peut supprimer le courant de gâchette, le thyristor
reste passant.
1.3.BLOCAGE D'UN THYRISTOR
Il existe deux possibilités de blocage:
-blocage par suppression de courant: si l'intensité ii H , le thyristor se bloque; c'est
l'extinction naturelle.
– blocage par mise sous tension inverse: si une tension inverse est brutalement appliquée entre
l'anode et la cathode, le thyristor se bloque; c'est l'extinction forcée.
1/9
1.4.MODÈLE D'UN THYRISTOR PARFAIT
La tension aux bornes d'un thyristor passant est négligeable devant les autres tensions du
circuit. Le courant de maintien i H est faible devant le courant direct i.
i
iFM
État passant
uAK
i > iL et uAK = 0
VRM
i
uAK
Etat bloqué: uAK >0 ou uAK < 0
iG = 0 et i = 0
iG
G
1.5.ASSOCIATIONS DE THYRISTOR
Comme pour les diodes, nous appliquons trois règles qui restent valables pour les thyristors.
Règle n°1: Dans un groupement de thyristors à cathodes ou à anodes communes, la conduction d'un
thyristor impose le blocage des autres thyristors.
Règle n°2: Dans un groupement de thyristors à cathodes communes, le thyristor susceptible de
conduire est celui dont le potentiel à l'anode est le plus élevé.
Règle n°3: Dans un groupement de thyristors à anodes communes, le thyristor susceptible de
conduire est celui dont le potentielà la cathode est le plus bas.
II.MONTAGE REDRESSEUR À 2 THYRISTORS
2.1.SCHÉMA DE MONTAGE
uTh1
iTh1
v2
Th1
u
v1
i
R
iTh2
E
L
Th2
uTh2
Le circuit comprend:
– un transformateur parfait dont le secondaire comporte un point milieu et constitue une source
biphasée de tensions.
v 1=V sin  t et v 2 =V sint
– deux thyristors Th1 et Th2 à cathodes communes
– l'amorçage de Th1 n'est possible que si v Th
>0 donc v 1 > 0, celui de Th2 pour v 2
>0
– La commande est un générateur d'impulsion pour envoyer un courant dans la gachette d'un
1
2/9
thyristor sous tension directe. Cette impulsion est appliquée avec un certain retard t 0 par
rapport au passage au 0 de la tension v. Ce retard est le même quelle que soit l'alternance
considérée.
Suivant que l'on considère la période en temps (T) ou en angle (2  ), on parle de durée t 0
de retard à l'amorçage ou d'angle 0 de retard à l'amorçage. Le temps de retard t 0 est
T
réglable entre 0 et
, ce qui correspond à un angle de retard compris entre 0 et 
2
0=. t 0
2.2.OSCILLOGRAMMES
=t
v 1=V sin t=V sin 
v 2 =V sin t=V sin 
L'amorçage de Th2 est retardé de  par rapport à Th1
Le montage réalise une conversion alternative courant continu.
La tension aux bornes de la charge est bidirectionnelle et périodique.
2.3.ANALYSE DE FONCTIONNEMENT
L'existence du courant i > 0 dans la charge implique toujours la conduction de l'un des thyristors. La
mise en conduction de l'un des thyristors provoque le blocage simultané de l'autre.
3/9
a.  00
0
v 1 > 0, v 2 < 0 et i > 0
à = 0 , on amorce Th1 (blocage de Th2 ):
i Th =i=I
Th1 étant passant ⇒ uTh = 0 ⇒ u=v 1 > 0
Th2 étant bloqué i Th = 0
1
iTh1
Th1
v1
1
E
R
2
i
L
u
v 1 < 0, v 2 > 0 et i > 0
0 
Th2 est susceptible de conduire mais on ne l'amorce pas: Th1 continue donc d'assurer la
conduction puisque i > 0
u=v 1 < 0 i Th =i=I
1
b. 02 0
v 1 < 0 , v 2 > 0 et i > 0
02 
à =0 on amorce le thyristor Th2 ce qui
entraîne le blocage de Th1
i Th = 0 ⇒i Th =i=I
u Th = 0 u=v 2 > 0
1
2
2 20
u
2
v1 > 0 , v2
< 0 et i > 0
Th1 est susceptible de conduire mais on ne l'amorce
pas; Th2 continue donc d'assurer la conduction
puisque i > 0 ⇒ u=v 20 et i Th =i= I
i
R
E
v2
iTh2
Th2
2
Remarque: les discontinuités de tensions sont assumés par l'inductance L.
2.4.GRANDEURS CARACTERISTIQUES DU MONTAGE
a. Période
La tension u est périodique, de période moitié de celle du réseau: T ' =
b.Valeur moyenne de u
<u> =
2 V
cos 0 =ER.I

c.Puissance échangée
2 V
P=〈 u.i〉=〈 u 〉 i=
. I. cos 0

4/9
T
2
L
III.REDRESSEMENT COMMANDE AVEC PONT TOUT THYRISTORS
3.1.SCHÉMA DE MONTAGE
iTh1
j
uTh1
Th1
iTh2
Th2
i
uTh2
A
R
Tous les éléments sont supposés parfaits,
l'inductance L est suffisante pour que le courant soit
parfaitement lissé i = I = constant
Le montage comporte deux thyristors à cathodes
L
communes ( Th1 et Th2 ) et deux thyristors à
u
u
uTh4 Th
Th3
Th4
anodes communes ( Th3 et Th4 ).
3
L'amorçage de l'un des thyristors entraîne le
E
blocage de celui qui lui est associé.
L'amorçage de Th1 et Th3 n'est
théoriquemement possible que lorsque v > 0, celui de Th2 et Th4 lorsque v < 0.
v
B
3.2.OSCILLOGRAMMES
3.3.ANALYSE DE FONCTIONNEMENT
L'existence d'un courant ininterrompu i dans la charge implique toujours la conduction de
deux thyristors. La mise en conduction de deux thyristors provoque le blocage simultané des deux
autres.
5/9
a.  00
0
v > 0 et i > 0
iTh1
à = 0 , on amorce Th1 et Th3 (blocage de
Th2 et Th4 ⇒i Th =i Th =0 ): i Th =i Th =i=I
u = v > 0 et j = I
2
0 
4
1
uTh1
Th1
j
iTh2
i
uTh2
Th2
R
A
3
v
B
uTh4
Th4
v < 0 et i > 0
L
uTh3
Th3
u
E
Th2 et Th4 sont susceptible de conduire, mais
on ne les amorce pas: Th1 et Th3 continuent donc d'assurer la conduction puisque i > 0.
i Th =i Th =i=I = j
u=v<0
1
3
b.  02  0
02 
v < 0 et i > 0
iTh1
à = 0 , on amorce Th2 et Th4 , ce qui
entraîne le blocage de Th1 et Th3 :
i Th =i Th =i
u=−v
i Th =i Th =0
j=−I
2
4
1
3
2 20
j
uTh1
Th1
Th2
i
uTh2
B
Th4
uTh4
Th3
uTh3
E
Th1 et Th3 sont susceptibles de conduire mais
on ne les amorce pas: Th2 et Th4 continuent
donc d'assurer la conduction puisque i > 0
u = -v
i Th =i Th =i=I
2
4
j =−I
3.4.GRANDEURS CARACTERISTIQUES DU MONTAGE
a.Période
La tension u est périodique, de période moitié de celle du réseau T '=
T
.
2
b.Valeur moyenne de u
La loi des mailles: 〈 u〉=E 〈 u L 〉R 〈 i〉
2 V
De plus 〈 u〉=
cos 0=ERI

c.Puissance échangée
P=〈 u.i〉=〈 u 〉 I =
6/9
2 V
I. cos 0

R
A
v
v > 0 et i > 0
iTh2
or 〈 u L 〉=0 et 〈 i〉=I
⇒〈 u 〉=ERI
L
u
d.Mode de fonctionnement
00 

2
P>0
La charge active reçoit de l'énergie: elle fonctionne en récepteur. Le transfert d'énergie s'effectue du
réseau vers la charge; le montage permet d'obtenir un courant quasi continu en étant alimenté sous
une tension sinusoïdale: le montage fonctionne en redresseur.

0
2
P<0
La charge active fournit de l'énergie: elle fonctionne en générateur. Le transfert d'énergie s'effectue
de ce qui constituait la charge vers le réseau (le réseau devient maintenant la charge et la charge
active, le générateur). Le montage permet d'obtenir une tension sinusoïdale à partir d'un courant
quasi continu: le montage fonctionne en onduleur.
Le montage ne peut fonctionner seul: il doit être branché sur un réseau monophasé qui impose sa
fréquence: c'est un fonctionnement en onduleur assisté.
IV.REDRESSEMENT COMMANDE AVEC UN PONT MIXTE
4.1.SCHÉMA DE MONTAGE
iTh1
j
uTh1
Th1
iTh2
Th2
i
uTh2
A
v
B
D1
uD1
D2
L
uD2
E
4.2.OSCILLOGRAMMES
7/9
R
u
4.3.ANALYSE DE FONCTIONNEMENT
L'existence d'un courant ininterrompu dans la charge implique toujours la conduction
simultanée de deux interrupteurs électroniques.
a. 0 <  < 
v > 0 et i > 0
iTh1
uTh1
Th1
j
iTh2
uTh2
Th2
R
A
v
B
uD1
D1
L
uD2
D2
v A > v B , les diodes sont
0 <  < 0
groupées à anodes communes, la diode dont le
potentiel à la cathode est le plus bas est la diode
passante.
D 2 est passante et D 1 est bloquée.
u Th1 et Th2 sont à cathodes communes. Le
thyristor passant est celui dont le potentiel à l'anode
est le plus élevée et amorcé. Th1 peut être passant
mais il n'est pas amorcé, si bien que Th2 reste
passant.
i
E
Le réseau n'alimente pas la charge active: u = 0, i Th =i D =0
La bobine fournit de l'énergie électromagnétique et circule dans la diode
Th2 .
C'est la phase de « roue libre ».
1
iTh1
uTh1
Th1
j
iTh2
R
A
v
B
uD1
D1
L
uD2
D2
D 2 et le thyristor
v > 0 et i > 0:
 0
le thyristor Th1 est amorcé et
D2 est toujours passante. Th2 se bloque.
i
uTh2
Th2
1
u
i= j=i Th = I
⇒ u=v0
1
v – uTh – u – u D =0
1
2
E
b. 2 
v < 0 et i > 0
iTh1
j
uTh1
Th1
iTh2
Th2
i
uTh2
v
B
D1
uD1
D2
L
uD2
E
8/9
R
A
u
0
devient passante.
pas amorcé, Th1
i Th =i D =I
i Th =i D =0
1
1
2
2
v A < v B : la diode D1
Th2 peut conduire mais il n'est
reste passant.
u=0
j=0
C'est une phase de « roue libre ».
2 
iTh1
j
uTh1
Th1
iTh2
Th2
uTh2
R
A
v
B
D1
uD1
D2
La diode D1 assure toujours la conduction.
Pour = 0 le thyristor Th2 est amorcé, le
thyristor Th1 se bloque.
i
L
uD2
E
u
La loi des mailles:
vu D uu Th =0 ⇒ v=−u ⇒ u=−v0
j=−i Th =−I
1
2
2
4.4.GRANDEURS CARACTERISTIQUES DU MONTAGE
a. Période
La tension u est périodique de période T '=
T
. La période angulaire est  .
2
b. Valeur moyenne de u
V
1cos 0

2 V
<u> décroît de

〈u 〉=
à 0 sans jamais être négative.
Le pont mixte n'est pas réversible, le convertisseur ne peut fonctionner qu'en redresseur commandé
en raison de la présence des diodes dans le montage.
9/9