EntraÎnement Électronique Des Moteurs À Courant Continu

Dans ce chapitre décrivant les divers types d'entraînement de moteurs à courant continu, nous avons appliqué les principes d'électronique de puissance appris au chapitre précédent. Pour contrôler la vitesse des moteurs c.c . lorsque leur charge impose des conditions de couple changeantes, les entraînements utilisent des convertisseurs qui contrôlent la tension appliquée à l'induit . Ces convertisseurs sont pilotés par des systèmes de commande qui génèrent automatiquement les impulsions appliquées aux différentes valves à partir des mesures de vitesse, courant, . ... et des valeurs de consigne.

On utilise deux grandes catégories de convertisseurs : 1) les redresseurs et onduleurs à diodes et thyristors alimentés par une source c .a . et 2) les hacheurs à GTO, IGBT ou autres valves à commutation forcée, alimentés par une source c .c . Les convertisseurs alimentés en c .a . utilisent le pont à six thyristors . Le convertisseur le plus simple est composé d'un seul pont, mais son fonctionnement est limité au premier quadrant (couple et vitesse positifs) . Pour freiner le moteur, il faut inverser le couple . On réalise un tel entraînement fonctionnant dans les quadrants 1 et 4 en connectant deux convertisseurs en antiparallèle : l'un fonctionne en redresseur et l'autre fonctionne en onduleur pendant les périodes de freinage. Dans l'entraînement à courant de circulation les deux convertisseurs fonctionnent simultanément, l'un en redresseur et l'autre en onduleur, ce qui permet un meilleur contrôle de la vitesse à faible couple . L'utilisation de deux convertisseurs permet en fait de faire fonctionner le moteur dans les quatre quadrants, sans inverser le champ. Dans ce mode de fonctionnement les angles d'allumage des deux convertisseurs sont tels qu'ils fonctionnent à tour de rôle en redresseur ou en onduleur . On a vu aussi que l'utilisation d'une diode de roue libre permet de réduire la consommation de puissance réactive d'un redresseur pour les angles d'allumage voisins de 90 degrés (tension faible) . Dans le redresseur mixte, on remplace trois des thyristors par trois diodes, ce qui permet de réduire encore davantage la puissance réactive et le coût du convertisseur. Les hacheurs sont utilisés fréquemment dans les systèmes de traction alimentés en c .c. où ils permettent de contrôler les moteurs série avec une grande souplesse lors de l'accélération et de la décélération . Les deux principaux paramètres caractérisant ces hacheurs sont lafréquence de découpage de la tension c .c . appliquée au moteur (comprise entre quelques centaines de hertz et quelque kilohertz) et le rapport cyclique . Nous avons analysé le fonctionnement détaillé d'un hacheur dévolteur et d'un hacheur à quatre quadrants . Nous avons vu comment, à partir des principes exposés au chapitre précédent, on peut calculer les valeurs moyennes des tensions et courants continus ainsi que leurs formes d'onde . Enfin, nous avons appris comment fonctionne le moteur c.c. sans balais . Dans cette machine qui s'apparente en fait à une machine c .a . synchrone, le collecteur et les balais sont remplacés par un convertisseur en pont dont les impulsions d'allumage sont synchronisées avec la position du rotor. Pour cette raison on l'appelle aussi machine synchrone autopilotée .