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Les redresseurs
Conversion électrique / électrique alternatif ?
continu
Pierre-Alain GILLES
EEA / Conversion dénergie
2
Redresseur élémentaire à 1 diode
( V ou A )
Charge résistive
is
ltvsgt et ltisgt gt 0 mais très mal lissés ...
vs
T
D Off
D On
Charge inductive
is mieux lissé mais ? lt vs gt ...
1- Montages élémentaires
3
Redresseur élémentaire à 2 diodes
is
vs
D1
D2
T
redressement double alternance is ne sannule pas
Hypothèse pour la suite charge source de
courant is Is Cte
1- Montages élémentaires
4
Redresseurs élémentaires triphasés
Montage à cathodes communes
vs
Is Cte
1
2
D1
D2
D3
vs
3
T
Cest la diode connectée au potentiel le plus
positif qui conduit
Montage à anodes communes
vs
D3
D1
D2
vs
Cest la diode connectée au potentiel le plus
négatif qui conduit
1- Montages élémentaires
5
Redresseur élémentaire commandé
Is Cte
1
?
?
?
2
vs
vs
3
T
T1
T3
T2
? Angle de retard à lamorçage des thyristors
Instants damorçage naturel
lt vs gt réglable par ?
1- Montages élémentaires
6
Pont monophasé à diodes
Vs
v
Iscte
iD1
vD1
D4
ie
T
v
Vs
D2
D3
D1 D3
D2 D4
D1 D3
...
ie
tond 78 k 0,900 THDi 48
2- Montages en pont
7
Pont triphasé à diodes
Vs
Is
iD1
D3
D5
vD1
0
i1
1
Vs
2
3
D2
D4
D6
i1
tond 7 k 0,955 THDi 31
iD1
D1
0
T
D2
2- Montages en pont
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Pont commandé à thyristors
Is
?
Vs
?
i1
1
Vs
2
3
?
lt vs gt réglable
2- Montages en pont
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Filtre LC
Inductance de lissage
L
I
vs
E
MCC
Pont de diodes triphasé
Linductance lisse le courant La capacité lisse
la tension
E lt vs gt
Cahier des charges ondulation de I et/ou E ?
choix de L et C tond 1
3- Qualité côté charge
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Redresseur sur charge capacitive
Lhypothèse is Cte nest pas valable ici ...
ie
I
is
Charge
vs
v
C
aucune diode
aucune diode
Pont de diodes monophasé
D1 D3
D2 D4
Plus la capacité est grande plus la tension est
lissée tond 1 à 5
mais ... (Cf 16)
3- Qualité côté charge
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Hacheur de freinage
Alimentation dun moteur à courants alternatifs
(variateur de vitesse)
is 0
I
Onduleur
vs
E
Moteur
Pont de diodes non réversible en courant
Pour freiner le moteur il faut I lt 0 ? charge de
C, ? E
Hacheur de freinage Dissipation de lénergie de
freinage par effet Joule dans R
4- Réversibilité en courant
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Pont réversible en courant
Pont 4 quadrants
Is
interrupteur réversible en courant
Alstom / SNCF 1998
BB 36000
Is lt 0 possible ? freinage avec renvoi dénergie
sur le réseau
4- Réversibilité en courant
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Qualité côté réseau
2 problèmes - Le facteur de puissance - La
pollution du réseau ? perturbations conduites
rayonnées pb de compatibilité
électromagnétique ( CEM )
Un redresseur est une charge non linéaire
alimenté par une tension sinusoïdale, il
absorbe un courant qui ne lest pas
Les harmoniques du courant absorbé polluent
le réseau et dégradent le facteur de puissance
Les normes CEM sont de plus en plus
contraignantes ...
5- Qualité côté réseau
14
Harmoniques pour un redresseur sur charge
capacitive
(A)
Spectre de ie
Evolution temporelle de ie
Pollution harmonique très importante THDi 200
à 300 ! Mauvais facteur de puissance
k 0,4 ? montage réservé aux petites
puissances quel avenir avec le durcissement des
normes CEM ? ...
5- Qualité côté réseau
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Harmoniques pour un redresseur avec filtre LC
i1
THDi 31 k 0,955
Gabarit de la norme pour I gt 16 A /phase CEI / EN
61000
Linductance sur le bus continu permet datténuer
les harmoniques mais est insuffisante pour
satisfaire les normes CEM pour I gt 16 A
5- Qualité côté réseau
16
Solution à composants passifs
?
Q 0
?
H1, H11...
charge

Pont commandé
Filtrage H5
Compensation de Q
Filtrage H7
Solution désormais réservée aux très fortes
puissances
5- Qualité côté réseau
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Absorption sinusoïdale Redresseur MLI 4
quadrants
Dénomination Redresseur sinus Redresseur haute
fréquence Redresseur MLI
MOS ou IGBT
Avantages 4 quadrants THDi ? 4 k ?
0,98 Possibilité de fournir du réactif
inductances de filtrage
Inconvénients (de moins en moins vrai avec les
progrès techniques) Commande complexe ? coûteux
Bcp de commutations ? pertes élevées ? limité en
puissance
Chez Siemens variateurs de vitesse à
redresseurs 4Q jusquà 1,2 MW
5- Qualité côté réseau
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Absorption sinusoïdale Filtre actif
Structure de type onduleur
Solution performante mais coûteuse
k ? 0,98 THDi ? 4
5- Qualité côté réseau
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Filtre réseau
Même avec les solutions dabsorption
sinusoïdale, il reste des harmoniques HF (
radiofréquences gt 100 kHz )
Harmoniques de faible amplitude, mais à fort
pouvoir polluant local en perturbations rayonnées
Les hautes fréquences sont assez faciles à filtrer
Arcotronics
5- Qualité côté réseau
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TGV PSE
Alstom / SNCF 1981
2 motrices x 3 bogies x 2 MCC x 580
kW alimentation bi-courant
Changement des balais tous les 100 000 km
6- Applications
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Traction 1500 V continu
Hacheur à thyristors
3,1 MW - 200 km/h
6- Applications
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Traction en 25 kV alternatif
6,45 MW - 270 km/h effort de traction 222 kN
max 95 kN
nominal 1 rame 385 t
Pont mixte monophasé
6- Applications
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Hacheur de freinage
Freinage rhéostatique Contrôle par modification
résistance apparente ou défluxage
6- Applications
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Liaisons à courant continu
IFA 2000 France ? Angleterre 2000 MW SaCoI
Sardaigne ? Corse ? Italie 7 liaisons Europe
continentale ? Scandinavie Liaison Italie ? Grèce
Pb du transport de la puissance réactive gt CCHT
si gt 40 km en sous-marin gt 800 km en aérien
? Harmoniques ? k
4 ponts en série ? ? qualité côté charge et réseau
6- Applications