Commande et reglage par microcontroleur d’un convertisseur de courant triphase

L’usage de l’énergie électrique trouve une place importante dans les domaines industriels et même domestiques. Cette énergie doit subir une transformation ou un traitement particulier pour qu’elle soit adaptée à un récepteur (les appareils électroniques et les machines électriques) donné. Certains ont besoins d’une source continue tandis que d’autres ont besoins d’une source alternative. Pour ce traitement, on pense tout de suite à l’utilisation des convertisseurs de l’électronique de puissance. L’électronique de puissance est une partie de l’électronique qui traite l’énergie électrique. Il connaît une grande évolution grâce à l’amélioration des semi-conducteurs et à l’augmentation du domaine d’application jusqu’à l’exploitation des énergies renouvelables. De plus, l’emploi des micro-informatiques permet d’élaborer des commandes plus complexes et aussi de réduire le câblage des circuits.

Dans la famille des convertisseurs d’énergie électrique, on trouve le convertisseur de courant, appelé aussi sous le nom de redresseur. Le laboratoire électronique industriel dispose d’un convertisseur de courant triphasé. Les semi-conducteurs de puissance qui le constitue sont tous des thyristors. Or, le circuit de commande de ce convertisseur est hors d’usage. Donc, il ne peut pas fonctionner. C’est le principal raison de ce présent travail. Nous allons donc concevoir et réaliser un nouveau circuit de commande et de réglage numérique à base d’un microcontrôleur PIC pour le convertisseur de courant. Une fois réalisé, le convertisseur de courant sera utilisé pour le réglage de vitesse d’un moteur à courant continu. En suite le système sera utilisé pour le stand de travaux pratiques d’électronique de puissance et de commande et réglage au sein du laboratoire électronique industrielle.

Types de conduction

Conduction normal

Pour ce type de conduction, on admet les conditions suivantes :
• L’inductance L de la charge est infinie. Cette condition permet un lissage complet du courant continu id à la sortie.
• L’inductance Lc est négligeable, permet la variation brusque des courants dans le circuit de commutation. Ainsi le phénomène d’empiètement est négligé.

Alors, le courant redressé id est constant et égal à la valeur moyenne Id. Pour une charge R,L le courant présente un déphasage par rapport à la tension. Un thyristor amorcé continue à conduire tant que le courant qui circule dans celui-ci est positif. Donc, le commutateur plus positif peu délivrer une tension avec une partie négative. Et le commutateur plus négatif peu délivrer une tension avec une partie positive. Mais le courant redressé reste toujours positif dans tous les modes de fonctionnements.

Conduction intermittente

Ce type de conduction se caractérise par l’annulation périodique du courant de sortie id. Cela signifie que le thyristor passant se bloque avant la mise en conduction du prochain thyristor. Cependant, la tension redressée revient à la tension interne Ei de la charge. De plus, les relations de tension redressée en fonction de l’angle de retard ∝ précédentes ne sont plus valables pour la conduction intermittente.

Deux cas peuvent se présenter :
Cas 1 : Si la charge est un moteur, la tension interne Ei ≠ 0 ;
Cas 2 : Pour une charge R,L (résistive – inductive), la tension interne Ei = 0.

Plus l’inductance de la charge est faible, plus on peut atteindre rapidement la conduction intermittente.

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 : Fonctionnement du convertisseur de courant et principe de commande des gâchettes
1.1. Définition
1.2. Les tensions simples triphasées
1.3. L’interrupteur statique THYRISTOR
1.4. Mode de fonctionnement
1.4.1. Marche en redresseur
1.4.2. Marche en onduleur non autonome
1.5. Types de conduction
1.5.1. Conduction normal
1.5.2. Conduction intermittente
1.5.3. Conduction en régime d’empiètement
1.6. Fonctionnement du dispositif de commande des gâchettes
1.6.1. La séquence des impulsions des gâchettes
CHAPITRE 2 : Réglage de vitesse du moteur à courant continu
2.1. Principe de réglage de vitesse
2.2. Modélisation du système à régler
2.3. Mise en équation
2.3.1. Pour l’induit
2.3.2. Pour le circuit d’excitation
2.3.3. Pour la partie mécanique
2.3.4. Pour l’organe de commande
2.4. Méthode de réglage
2.4.1. Réglage de courant
2.4.2. Réglage de vitesse
2.5. Régulateur PI discret
2.6. Applications numériques
2.6.1. Caractéristiques du moteur à courant continu
2.6.2. Mesures effectuées
CHAPITRE 3 : Conception du circuit de commande
3.1. Schéma bloc du circuit de commande numérique
3.2. Le microcontrôleur utilisé
3.2.1. Configuration des entrées/Sorties
3.2.2. Fonctionnement du TIMER 0
3.2.3. Configuration du TIMER 0
3.3. Circuit d’interface pour les mesures
3.4. Mesure de l’angle de retard ∝
3.5. Amplification des impulsions des gâchettes
3.6. Algorithme de commande et de réglage
3.6.1. Mesure de la période
3.6.2. Utilisation de registre des ports du microcontrôleur
3.6.3. La succession des impulsions des gâchettes
3.6.4. Algorithme de réglage pour un régulateur PI
3.6.5. Organigrammes
CONCLUSION
GLOSSAIRE