Faculté de Technologie

Département Electrotechnique

1. But du TP

¾ On utilise le logiciel de simulation de circuits électriques PSIM/Pspice pour analyser les formes d'onde du courant absorbé par un variateur monophasé qui alimente un moteur asynchrone.

¾ On s'intéresse particulièrement au taux de distorsion harmonique de ce courant et aux remèdes et les solutions utilisées pour l'améliorer.

2. Etude du courant et des puissances

a. Schéma de simulation

La structure de puissance d'un variateur de vitesse pour moteur asynchrone est constituée d'un pont de diodes avec filtre capacitif en entrée et d'un onduleur MLI en sortie. L'ensemble moteur onduleur peut être modélisé simplement par une résistance, dans laquelle est dissipée la puissance active. Vue de l'entrée, le moto-variateur peut être modélisé par un circuit redresseur à diodes-capacité-résistance.

On prend en compte l'impédance du réseau d'alimentation (Ra, La).

Figure 1

Données :

Ø Réseau monophasé : 230 V - 50 Hz

Ø Rc = 15 Ω

Ø C = 5 mF

Ø Ra = 400 mΩ ; La = 0,2 mH.

b. Simulation et résultats

✔  Réaliser la saisie du schéma à simuler, en ajoutant les sondes nécessaires pour visualiser le courant alternatif Ir, la tension en entrée du pont Va et mesurer les Puissances active P et réactive Q.

✔  Après avoir paramétré l’horloge de simulation pour pouvoir visualiser 3 périodes du Courant en régime permanent établi, réaliser la simulation.

✔   Visualiser et imprimer le graphe du courant Ir et de la tension Va.

Mesurer la valeur efficace et la valeur crête de Ir et la valeur efficace de Va.

✔  Mesurer P et Q.

Calculer S : puissance apparente. En déduire D : puissance déformante.

✔ Utiliser le module  FFT pour réaliser la décomposition spectrale du courant Ir.

Visualiser et imprimer le spectre jusqu'à l'harmonique de rang 11.

Pour les 4 premiers harmoniques présents, évaluer le taux de distorsion individuel d'harmonique. En déduire le taux de distorsion global d’harmonique.

2. Filtrage passif par filtre LC + inductance série

Pour atténuer le taux d'harmoniques du courant débité par la source, on peut utiliser une inductance placée en série entre la source d'alimentation et le variateur (inductance de ligne Ls), associée à un filtre LC accordé sur 150 Hz.

Figure 2

Données :

➔ Réseau monophasé : 230 V - 50 Hz

➔ Rc = 15 Ω

➔ C = 5 mF

➔ Ra = 400 mΩ ; La = 0,2 mH

➔ Ls = 1,5 mH

➔ Cf = 25 μF ; Lf = 45 mH.

Simulation et résultats

1.   Réaliser la saisie du schéma à simuler, en ajoutant les sondes nécessaires pour visualiser les courants :

- d’alimentation du variateur : Ia

- dans le filtre LC : Ic

- débité par le réseau : Ir

2. Après avoir paramétré l’horloge de simulation pour pouvoir visualiser 3 périodes du courant en régime permanent établi, réaliser la simulation.

3. Visualiser et imprimer le graphe des courants Ia, Ic et Ir. Mesurer la valeur efficace et la valeur crête de  Ir.

4. Utiliser le module FFT pour réaliser la décomposition spectrale des courants Ir et Ic. Visualiser et imprimer les spectres jusqu'à l'harmonique de rang 11.

5. Pour le fondamental et les 4 premiers harmoniques,

- Evaluer la valeur efficace de chaque composante de Ir et Ic ;

-  En déduire le taux de distorsion individuel d'harmonique de  Ir, puis le taux de distorsion global d’harmonique.

6.  Interpréter et Commenter les résultats trouvés.

En particulier, comparer la décomposition spectrale du courant Ir avec usage de filtre puis sans filtrage.