TP REGIMES NON SINUSOÏDAUX
B.2.1 : Étude des tensions composées de l'onduleur - Activités
des modélisateurs
Mise en situation et objectifs
Le réseau triphasé est un réseau constitué de trois phases, dont le
potentiel
V de chacune d'elle par rapport au neutre est appelé tension simple.
Les
tensions U entre deux phases sont appelées tensions composées.
Les courants I transitant dans chacune de ces phases sont appelés
courants de ligne.
Dans un couplage en triangle, les courants circulant dans chacun des
dipôles sont appelés courants de phase. Par ailleurs, la tension
composée Uij
génère
le courant de phase Jij.
Lorsque cette alimentation triphasée est délivrée par un onduleur, comme
dans le cas d'un variateur, elle est en réalité obtenue par une méthode
particulière qui consiste à "découper" de façon périodique le signal
continu d'entrée.
L'objectif
de cette partie est d'une part d'exploiter un modèle multiphysique
afin d'estimer les déphasages d'un courant de ligne par rapport aux
différentes tensions composées, et d'autre part d'étudier l'impact sur
le spectre de Fourier du procédé d'obtention des tensions par
découpage.
B.2.3
Déphasage entre courant de ligne et tension composée
Télécharger le modèle Simulink
onduleur_MLI.slx.
Ce modèle se présente comme suit, et est composé des ensembles
suivants :
- un ensemble "Commande" dans lequel sont configurés les
paramètres de l'onduleur,
- un ensemble "Onduleur" dans lequel la tension continue d'entrée
est convertie en tension sinusoïdale,
- un ensemble "Mesures" avec 2 scopes qui permettent d'accéder :
* aux valeurs des trois tensions composées lissées, et
d'un courant de ligne
* à l'allure d'une tension composée non lissée
- un ensemble "Moteur" qui modélise la charge du moteur
- un bloc "Analyse" qui permet entre autres de visualiser le
spectre de fréquence de la tension composée
Question
1
Il va falloir dans un premier temps configurer la
commande de l'onduleur, en double cliquant sur l'objet "Commande" à
gauche du modèle. Il est nécessaire de saisir :
- la tension simple efficace en sortie de l'onduleur,
- la fréquence de cette tension (appelée "Fréquence
modulante"),
- la fréquence de découpage de cette tension (appelée
"Fréquence porteuse").
Demander aux expérimentateurs de vous fournir
leurs relevés.
Attention : les
expérimentateurs ont relevé une valeur de tension composée
maximale. Il vous appartient d'en déduire la valeur de la
tension simple efficace.
Configurer le
bloc "Commande" à partir de ces valeurs.
Le modèle est à présent configuré pour une simulation en cohérence avec
les conditions expérimentales. Il faut à présent relever le déphasage
entre le courant de ligne I1
et les trois tensions composées du
réseau triphasé.
Question
2
Simuler le comportement de l'onduleur
sur une durée de 0,5 s.
Observer l'allure du courant de ligne et des
tensions composées lissées :
Mesurer sur ces
diagrammes les déphasages entre le courant de ligne (en vert) et les
tensions composées (en magenta). Exprimez leurs valeurs en ms puis en
degrés.
B.2.5
Spectre de fréquence de la tension composée
La tension visualisée sur le scope précédent est en réalité l'image de
la tension en sortie de l'onduleur à travers un
filtre :
Vous allez maintenant observer l'allure réelle de cette tension
composée en sortie de l'onduleur, puis étudier l'impact de cette allure
sur le spectre de fréquence de la tension.
Question
3
Visualiser la tension en sortie
d'onduleur à partir du second scope "Tension Uu_v". Que
remarquez-vous ?
Faire un zoom sur le signal.
Identifier la forme réelle de la tension. Relever
l'amplitude et la fréquence du phénomène observé.
Le phénomène que vous venez de mettre en évidence montre que la
tension composée ne peut en réalité pas être modélisée par une
sinusoïde simple. Des harmoniques de tension vont donc exister,
harmoniques qu'il faut à présent caractériser.
Question
4
Mener une première analyse
fréquentielle avec l'outil Powergui. Cette première analyse sera
configurée comme suit :
* Début d'analyse : 0 s
* Nombre de cycles : 2
* Fréquence du fondamental : 5 Hz
* Fréquence maximale : 10000 Hz
Lancer l'analyse et observer le spectre de
fréquence. Que remarquez-vous ?
Faire le rapprochement avec le phénomène
identifié à la question précédente, et avec la configuration
de l'onduleur de la question 1.
En déduire l'influence de la fréquence de
découpage d'un onduleur sur la tension composée délivrée.
Question
5
Mener une seconde analyse
fréquentielle, avec la configuration suivante :
* Début d'analyse : 0 s
* Nombre de cycles : 2
* Fréquence du fondamental : 5 Hz
* Fréquence maximale : 50 Hz
Lancer l'analyse et observer le spectre de
fréquence.
Identifier la fréquence du fondamental.
FIN
DE CETTE PARTIE
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