Électronique de Puissance - Chapitre 2 : Redressement Monophasé AC/DC

Ensemble de fiches de vocabulaire et définitions couvrant les principes, grandeurs et topologies du redressement monophasé simple alternance non commandé (charges résistives R, inductives RL avec ou sans roue libre, et avec force contre-électromotrice RE).

Redresseur

Convertisseur alternatif-continu (AC/DC) destiné à alimenter une charge de type continu à partir d'une source alternative monophasée ou triphasée.

Redresseur non commandé

Type de redresseur réalisé à partir de diodes de puissance, délivrant à sa sortie une tension continue à valeur moyenne fixe.

Redresseur commandé

Type de redresseur réalisé à partir de thyristors de puissance, délivrant à sa sortie une tension continue à valeur moyenne variable (réglable).

Symbole général d'un redresseur

Schéma bloc illustrant la conversion d'une source d'entrée sinusoïdale AC (monophasée ou triphasée) vers une source de sortie DC continue à valeur moyenne fixe ou réglable.

Diode idéale en commutation

Interrupteur non commandé dont l'état dépend de la polarité de la tension d'entrée : elle est passante et se comporte comme un court-circuit ($v_D = 0$) si la tension est positive, et bloquée comme un circuit ouvert ($i = 0$) si la tension est négative.

Redresseur monophasé simple alternance (charge R)

Montage composé d'une source alternative sinusoïdale, d'une diode idéale et d'une résistance $R$, permettant de supprimer les alternances négatives et de ne conserver que les alternances positives aux bornes de la charge.

Tension moyenne de charge $\bar{V}_{ch}$ (charge R)

Valeur moyenne de la tension redressée aux bornes d'une charge résistive pure, définie par $\bar{V}_{ch} = \frac{V_m}{\pi} = \frac{V\sqrt{2}}{\pi}$, où $V$ représente la valeur efficace de la tension d'entrée.

Courant moyen $I_{\text{moy}}$ (charge R)

Valeur moyenne du courant traversant la charge purement résistive, exprimée par $I_{\text{moy}} = \frac{V_{ch,\text{moy}}}{R} = \frac{V_m}{\pi R} = \frac{\sqrt{2}V}{\pi R}$.

Redresseur monophasé avec charge R-L sans diode de roue libre

Montage alimentant une charge inductive ($R-L$) dans lequel l'énergie emmagasinée par l'inductance maintient la diode passante au-delà de $\frac{T}{2}$ (angle $\theta_1 > \pi$), provoquant l'apparition d'une tension négative aux bornes de la charge avant l'extinction.

Instant d'extinction $t_1$ (charge R-L)

Instant où le courant dans la charge s'annule ($i(t_1) = 0$), déterminé par l'équation $\sin(\omega t_1 - \phi) = -\sin(\phi)e^{-\frac{t_1}{\tau}}$. Cet instant est supérieur à $\frac{T}{2}$ et d'autant plus proche de $T$ que le ratio $\frac{L}{R}$ est grand.

Tension inverse maximale $V_{D,\max}$

Valeur crête inverse maximale subie par la diode lorsqu'elle est à l'état bloqué, égale à $V_m$ en redressement simple alternance avec charge résistive ou charge $R-L$.

Tension moyenne $\bar{V}_{ch}$ (charge R-L sans diode de roue libre)

Tension moyenne aux bornes de la charge inductive donnée par $\bar{V}_{ch} = \frac{V_m}{2\pi}(1 - \cos(\theta_1))$, où $\theta_1 = \omega t_1$ est l'angle d'extinction de la diode.

Diode de roue libre ($D_{RL}$)

Diode connectée en antiparallèle avec la charge inductive pour permettre la circulation et la dissipation du courant emmagasiné par l'inductance lors de l'alternance négative, maintenant $v_{ch} = 0$ et protégeant la source de tensions négatives.

Régime de décharge de roue libre

Phase correspondant à $\frac{T}{2} < t < T$ où la diode principale $D$ est bloquée et $D_{RL}$ est passante ($v_{DRL} = 0$), faisant décroître le courant selon $i(t) = i\left(\frac{T}{2}\right)e^{-\frac{1}{\tau}\left(t - \frac{T}{2}\right)}$.

Tension moyenne $\bar{V}_{ch}$ (charge R-L avec diode de roue libre)

Valeur moyenne de la tension redressée aux bornes de la charge avec diode de roue libre, identique à celle d'une charge résistive pure : $\bar{V}_{ch} = \frac{V_m}{\pi}$.

Redresseur simple alternance avec charge R-E

Montage dans lequel la charge est formée d'une résistance $R$ et d'une force contre-électromotrice constante $E$ (ex. batterie), où la diode n'entre en conduction que lorsque $v_e(t) > E$.

Angle de conduction $\alpha$ (charge R-E)

Angle électrique défini par $\alpha = \arcsin\left(\frac{E}{V_m}\right)$, fixant le début de conduction à $t_1 = \frac{\alpha}{\omega}$ et son extinction à $t_2 = \frac{\pi - \alpha}{\omega}$.

Tension aux bornes de la diode bloquée (charge R-E)

Tension aux bornes de la diode lorsque $v_e(t) < E$, exprimée par $v_D(t) = v_e(t) - E = V_m\sin(\omega t) - E$, atteignant un minimum négatif de $-V_m - E$.