Redresseurs commandés à thyristors triphasés

1/Considérations générales :

Contrairement à la commande en monophasé, ou l’angle de retard à l’amorçage des thyristors est référencé au zéro de la sinusoïde du secteur, en triphasé le point de référence est l’instant ou deux tensions composant le système triphasé équilibré deviennent égales (instant de conduction des diodes dans un redresseur non commandé).

2/Redresseur type parallèle P3 :

Le thyristor Th1 est susceptible de conduire à l’instant Л/6 (instant de conduction naturelle des diodes) ou la tension V1 devient la plus positive. Contrairement à une diode, le thyristor ne pourra conduire que lorsqu’une impulsion de gâchette lui est délivrée.

A l’instant α (retard par rapport à la conduction naturelle des diodes), on amorce th1 et Vs=V1. En supposant que la charge est telle que le courant Is ne s’annule jamais au cours de la période, le thyristor Th1 restera conducteur tant que Th2 n’est pas amorcé. A l’amorçage de Th2, le thyristor Th1 voit une tension VTh1 = V1-V2 = U12 négative et se bloque. Dans ces conditions, on a Vs=V2. Lorsqu’on amorce Th3, le thyristor Th2 se bloque puisque sa tension anode cathode VTh2= V2-V3 = U23 est devenue négative ; et l’on aura Vs=V3.

Ainsi, le courant de sortie Is se trouve commuté à tour de rôle par l’un des trois thyristors.

En agissant sur la valeur de l’angle de retard à l’amorçage α, on pourra varier la valeur moyenne de tension délivrée à la charge ou encore le mode de marche de l’ensemble : Redresseur ou onduleur assisté.

a/ Allures de tension  récupérée pour une charge inductive (conduction continue) :

Allures pour α=0° :

Allures pour α=60° :

Allures pour α=90° :

Allures pour α=120° :

On peut démontrer que la valeur moyenne de tension en sortie est donnée par :

Vsmoy= (3√3 /2Л).Vmax.cosα.

On remarque également que pour α < 90°, le montage fonctionne en redresseur (Vsmoy > 0), tandis que la marche est celle d’un onduleur assisté pour α > 90°.

On note également que la tension appliquée aux thyristors (VTh1=V1-Vs) atteint un maximum de √3 Vmax  en direct et en inverse.

On remarque aussi que la durée d’application de la tension inverse après le blocage du thyristor diminue avec l’angle de retard à l’amorçage α :

·         Pour α=0°, cette durée est de 240°.

·         Pour α=60°, cette durée est de 120°.

·         Pour α=90°, cette durée est de 90°.

·         Pour α=120°, cette durée est de 60°.

Donc il faut faire en sorte que l’angle de retard à l’amorçage reste inférieur à 180° sous risque du réamorçage du thyristor dès que la tension à ses bornes devient positive. Ceci entraînerait des conséquences très graves.

b/ Allures de tension  récupérée pour une charge résistive:

La différence par rapport à une charge inductive est que au passage de la tension de charge Vs par zéro, le courant traversant le thyristor s’annule et celui-ci se bloque ; ainsi Vs=0. Pour une charge résistive, la tension Vs ne peut en aucun cas devenir négative.

Allures pour α=30° :

La forme obtenue est identique que celle qu’on obtiendrait dans le cas d’une charge inductive.

Allures pour α=60° :

On remarque la présence de paliers nuls à cause du blocage spontané des thyristors.

Allures pour α=150° :

Aucune tension n’est fournie à la charge ; aucun thyristor ne peut s’amorcer.

On démontre que la tension moyenne récupérée est donnée par la relation :

·         Pour α < Л/6 :    Vsmoy= (3√3 /2Л).Vmax.cosα.

·         Pour α > Л/6 :    Vsmoy= (3/2Л) Vmax [1+cos(α+Л/6)].

c/ Courants et facteur de puissance:

Chaque thyristor débite pendant le tiers de la période. On aura donc: IThmoy = Is/3; IThmax= Is et ITheff= Is/√3.

Les courants dans les thyristors sont identiques aux courants débités par le réseau.

La puissance active délivrée est :   P=Vsmoy. Is  et la puissance apparente S= 3. (Vmax/√2). ITheff= 1.22 Vmax Is.

On déduit le facteur de puissance pour une charge inductive  Fp=(3√3/2Л)cosα/1.22=0.67 cosα.

Conclusion : L’angle α permet de commander la valeur moyenne de la tension redressée, mais il augmente l’ondulation de la tension et diminue le facteur de puissance.