Etude et conception d'un système de régulation automatique de la fréquence et de la tension de sortie d'une hydrolienne en fonction de la vitesse de la roue (cas du projet d'électrification décentralisée de la ferme Benjin Agriculture).

V.2 LE REDRESSEUR

Un redresseur, également appelé convertisseur alternatif - continu (rectifier en anglais), est un convertisseur destiné à alimenter une charge de type continu, qu'elle soit inductive ou capacitive à partir d'une source alternative. La source est, la plupart du temps, du type tension.

Les redresseurs sont essentiellement réalisés à partir de diodes et de thyristors. Ces derniers ne sont utilisés que s'il est nécessaire de faire varier les grandeurs électriques en sortie du redresseur. Les transistors MOSFET et IGBT peuvent être utilisés dans certains cas spécifiques.

Les redresseurs non commandés sont utilisés pour convertir une grandeur alternative en une grandeur continue. Ils sont par exemple utilisés pour entraîner des moteurs à courant continu. Ils constituent l'étage d'entrée de la quasi totalité des alimentations à découpage qui alimentent l'équipement audio-visuel des ménages.

Les redresseurs commandés à thyristor sont en voie d'obsolescence et sont avantageusement remplacés par la mise en cascade d'un redresseur non commandé et d'un hacheur. D'une part, la commande d'un transistor à effet de champ ou d'un IGBT est beaucoup plus simple que celle d'un thyristor et d'autre part, les fréquences de fonctionnement des hacheurs qui dépassent aujourd'hui les 200 kHz permettent d'adapter le rapport cyclique du hacheur pour obtenir une régulation de la tension de sortie. Cette propriété permet d'obtenir une tension de sortie constante sans être contraint d'ajouter un condensateur de forte capacité.

Pour qui fait l'objet de notre travail ce redresseur devra convertir la tension alternative issue du générateur en une tension continue de même ordre de grandeur pratiquement c'est-à-dire 220 Volts

V.2.1 Pont de Graetz classique

V.2.1.1 Pont de Graetz idéal

Fig.V.2.1.a.Schéma d'un redresseur triphasé à Thyristors

La Fig.V.2.1.b.Principe de fonctionnement d'un pont de Graetz à six pulsations (p = 6)

La figure V.2.1 rappelle la structure et le fonctionnement d'un pont de Graetz à six pulsations (p = 6), supposé idéal, que l'on obtiendrait sous deux conditions :

-- d'une part, des inductances nulles du côté alternatif, permettant des commutations de courant instantanées d'un thyristor à l'autre, et donc des empiétements nuls ;

d'autre part, une inductance L infinie du côté continu, conduisant à une ondulation nulle et un lissage parfait.

Le courant alternatif i a, ainsi, une forme parfaitement rectangulaire (figure 1c), dite 2/3 - 1/3 : pendant 2/3 du temps, le courant est non nul et, pendant 1/3 du temps, il est nul.

Si l'on néglige, en outre, les chutes résistives de tension, le fonctionnement du convertisseur est assimilable, du côté continu (figure 1b), à celui d'une source de tension continûment réglable, au moyen de á, angle de retard à l'amorçage ou angle d'allumage (avec 0 < á < ð) :

Considérons une génératrice asynchrone de tension de sortie 220 V-?/380 V-Y

de puissance 15KW ou 20 Ch .En ce qui nous concerne ,nous allons considérer un raccordement ? :

E_d = E_d0 cos á (V.2.1)

(V.2.2)

Pour ?=18 ° ;

Avec : E_d tension continue moyenne, ou tension redressée (d pour direct current ),

E_{d 0} tensions redressées pour á = 0,

U valeur efficace de la tension alternative entre phases.

La tension réelle fournie par le convertisseur se décompose en une composante continue, une composante alternative de fréquence 6 f et des harmoniques de 6 f, f = ù/2ð étant la fréquence fondamentale. Considéré du côté continu, le pont de Graetz est une source de tension en amont de l'inductance de lissage, et une source de courant en aval. Vu du côté alternatif, il se comporte comme une source de courant rectangulaire. En revanche, l'action sur l'angle á joue non pas sur l'amplitude de ce courant mais sur son déphasage, en retard par rapport à la tension alternative. Le facteur de déplacement, cos ?, c'est-à-dire le facteur de puissance associé au fondamental, est alors exactement égal à cos á : cos ? = cos á (V.2.3)

Les valeurs efficaces I_h des harmoniques du courant rectangulaire décroissent linéairement en fonction de leur rang h et sont indépendantes de á :

(V.2.4)

avec h rang de l'harmonique : h = 6 k#177; 1,k€ N,

I₁ valeur efficace du courant alternatif de l'harmonique 1 (ou fondamental).

Le courant I₁ est lié au courant continu débité I_d par :

(V.2.5)

A

La valeur efficace du courant global de ligne s'écrit :

On en déduit le facteur de distorsion du courant :

(V.2.6)

(V.2.7)

et le facteur de puissance :

(V.2.8)