Guide Motion Control du GIMELEC - Ministère de l'Éducation ...

4- La conversion de puissance
4-1- Les variateurs
Allure des courants de sortie du commutateur
Fonctionnement de l’étage de sortie avec un moteur à courant
continu.
Le moteur doit être alimenté avec une tension continue dont la polarité
sera fonction du sens de rotation.
Le procédé utilisé consiste à hacher la tension continue fournie par l’étage
d’entrée pour restituer un créneau de tension qui sera appliqué au moteur.
Les transistors sont alternativement rendus conducteurs et bloqués.
La valeur moyenne de ce créneau dépendra du rapport cyclique. On arrive
ainsi aisément à produire une tension continue variable. L’inductance de
l’induit du moteur qui, dans le cas d’un moteur à rotor plat, sera une inductance
extérieure au moteur produira un courant de forme triangulaire dont
l’ondulation sera d’autant faible, pour la même valeur de l’inductance, que
la fréquence de découpage sera élevée.
Figure 81 fonctionnement avec
un moteur à courant continu
Amplitude
t 1
t 2
Figure 82 Tension et courant moteur
(fonctionnement en moteur)
Amplitude
t 1
t 2
Figure 83 Tension et courant
(fonctionnement en frein)
Temps
Temps
Sur la figure 81, nous avons représenté le fonctionnement de l’étage de
sortie pour une polarité donnée appliquée au moteur. Les composants qui
assurent la circulation du courant, transistors IGBT et diodes sont représentés
en trait plein.
À la mise en conduction des transistors, la tension et le courant prennent
l’allure représentée Figure 82. La tension est représentée en rouge et le
courant en vert.
Le courant est croissant pendant le temps t 1
qui correspond à la conduction
des transistors et décroissant pendant le temps t 2
qui correspond au passage
du courant par les diodes de retour, lors du blocage des transistors.
La figure 83 représente un sens de rotation du moteur où la FEM est de
polarité opposée à la tension appliquée par l’étage de sortie. Elle vient donc
se soustraire à cette tension et la pente de la croissance du courant est , de
ce fait, plus lente que la décroissance. Le produit de la tension moyenne par
le courant moyen est positif et le variateur fournit de la puissance au moteur.
Si à présent la tension appliquée au moteur est inversée, avec le même
sens de rotation , la FEM s’ajoute à la tension fournie par le commutateur,
en conséquence la pente de croissance est plus rapide que la décroissance,
comme montré figure 80. La puissance est alors négative, ce qui correspond
à un freinage ou, en d’autres termes, un fonctionnement régénératif.
L’énergie est donc restituée à la source continue. L’étage d’entrée à diodes
étant, par sa conception, incapable de la retourner à la source, les constructeurs
incorporent à leurs servovariateurs une résistance destinée à dissiper
cette énergie. En fonction de l’énergie restituée et du cycle de fonctionnement,
il peut être nécessaire d’ajouter une résistance extérieure au servovariateur.
Fonctionnement avec un moteur pas-à-pas.
Le moteur peut être à alimentation bipolaire, unipolaire ou triphasée, ce
qui ne change rien au mode de fonctionnement.
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