1. Onduleur de tension monophasé en pont, débit sur charge inductive
   1. Schéma du montage

La source est un générateur de tension continue réversible en courant.

Les interrupteurs H1, H2, H3 et H4 sont des interrupteurs commandable à l’ouverture et à la fermeture.

D1, D2, D3 et D4 sont des diodes supposées idéales.

1. 1. Analyse du fonctionnement et observation des oscillogrammes fonctionnement pleine onde

La commande des interrupteurs impose un fonctionnement périodique de période T réglable.

Pendant la première demi-période (0 £ t < T/2), la commande impose K₁ et K₃ fermé, K₂ et K₄ ouvert. Pendant la deuxième demi-période (0 £ t < T/2), la commande impose K₁ et K₃ ouvert et K₂ et K₄ fermé.

• Pour 0 £ t < T/2 : K₁ et K₃ fermés et K₂ et K₄ ouverts donc u_c = E. La tension aux bornes de la charge est positive.

Le courant circule soit par H₁ et H₃ soit par D₁ et D₃ suivant le signe de celui-ci. Le courant dans la charge i_c s’annule à l’instant t₁.

Le courant de source est égal au courant dans la charge : i_s =  i_c

• • Pour 0 £ t < t₁ : le courant dans la charge est négatif i_c < 0.

Le courant circule par les diodes D₁ et D₃ : i_D1 = i_D3 = -i_c. Les interrupteurs H₁ et H₃ ne conduisent pas.

La puissance instantanée p = u_c.i_c < 0 : il y a transfert d’énergie de la charge vers la source de tension. Il s’agit d’une phase de récupération.

• • Pour t₁ £ t < T/2 : le courant dans la charge est positif i_c ≥ 0.

Le courant circule par les interrupteurs H₁ et H₃ : i_H1 = i_H3 =  i_c. Les diodes D₁ et D₃ sont bloquées.

La puissance instantanée p = u_c.i_c ≥ 0 : il y a transfert d’énergie de la source vers la charge. Il s’agit d’une phase d’alimentation.

• Pour T/2 £ t < T : K₂ et K₄ fermés et K₁ et K₃ ouverts donc u_c = -E. La tension aux bornes de la charge est négative.

Le courant circule soit par H₂ et H₄ soit par D₂ et D₄ suivant le signe de celui-ci. Le courant dans la charge i_c s’annule à l’instant t₂.

Le courant de source est opposé au courant dans la charge : i_s = - i_c

• • Pour T/2 £ t < t₂ : le courant dans la charge est positif i_c > 0.

Le courant circule par les diodes D₂ et D₄ : i_D2 = i_D4 = i_c. Les interrupteurs H₂ et H₄ ne conduisent pas.

La puissance instantanée p = u_c.i_c < 0 : il y a transfert d’énergie de la charge vers la source de tension. Il s’agit d’une phase de récupération.

• • Pour t₂ £ t < T : le courant dans la charge est négatif i_c £ 0.

Le courant circule par les interrupteurs H₂ et H₄ : i_H2 = i_H4 = - i_c. Les diodes D₂ et D₄ sont bloquées.

La puissance instantanée p = u_c.i_c ≥ 0 : il y a transfert d’énergie de la source vers la charge. Il s’agit d’une phase d’alimentation.

Les oscillogrammes sont représentés en annexe.

Pour la charge, les oscillogrammes obtenus sont identiques au montage à deux interrupteurs. Les grandeurs caractéristiques du montage (période, fréquence, valeurs moyennes, valeurs efficaces) sont inchangées.

1. 2. Fonctionnement en onduleur à commande décalée
      1. Analyse du fonctionnement et observation des oscillogrammes

La commande des interrupteurs impose un fonctionnement périodique de période T réglable.

La commande des interrupteurs K₁ et K₄ est décalée d’une durée  par rapport à la commande des interrupteurs K₂ et K₃ (voire les oscillogrammes en annexe).

Ainsi :

• Pour 0 £ t <  : K₄ et K₃ fermés et K₂ et K₁ ouverts donc la charge est court-circuitée u_c = 0. L’intensité du courant dans la charge est négative.

La puissance consommée par la charge p = u_c.i_c = 0. La charge ne travaille pas. Il s’agit d’une phase dite de « roue-libre ».

• Pour  £ t < T/2 : K₁ et K₃ fermés et K₂ et K₄ ouverts donc u_c = E.
  • Pour  £ t < t₁ : le courant dans la charge est négatif i_c < 0.

Le courant circule par les diodes D₁ et D₃ : il s’agit d’une phase de récupération.

• • Pour t₁ £ t < T/2 : le courant dans la charge est positif i_c ≥ 0.

Le courant circule par les interrupteurs H₁ et H₃ : il s’agit d’une phase d’alimentation.

• Pour T/2 £ t < T/2 +  : K₁ et K₂ fermés et K₃ et K₄ ouverts donc la charge est court-circuitée u_c = 0. L’intensité du courant dans la charge est positive.

La puissance consommée par la charge p = u_c.i_c = 0. La charge ne travaille pas. Il s’agit d’une phase dite de « roue-libre ».

• Pour T/2 +  £ t < T : K₂ et K₄ fermés et K₁ et K₃ ouverts donc u_c = - E.
  • Pour T/2 +  £ t < t₂ : le courant dans la charge est négatif i_c < 0.

Le courant circule par les diodes D₂ et D₄ : il s’agit d’une phase de récupération.

• • Pour t₂ £ t < T : le courant dans la charge est positif i_c ≥ 0.

Le courant circule par les interrupteurs H₂ et H₄ : il s’agit d’une phase d’alimentation.

• 1. 2. Grandeurs caractéristiques du montage
• Période et fréquence : imposées par la commande et réglable indépendamment de la charge.

• Valeur moyenne de la tension et de l’intensité pour la charge : nulles, les signaux sont alternatifs.

• Valeur efficace de la tension aux bornes de la charge :

On la détermine par la méthode des aires en résolvant l’équation  

• • On détermine la valeur moyenne de u_c²(t) :

A₊ = 2.E².(T/2 - )

< u_c²(t) > = A₊/T = 2.E².(1/2 - /T) = E².(1 - 2/T)

On appelle  =             l’angle de décalage

/T

< u_c²(t) > = E².(1 - )

• • On prend la racine carré du résultat précédent :

U_c = =

U_c = E.

En réglant  donc , il est possible de régler la valeur efficace de la tension aux bornes de la charge.

• Remarque : les sources de tension continue doivent accepter de fournir de la puissance comme d’en recevoir, elles doivent être réversibles en courant.

1. 1. La modulation de largeur d’impulsion (MLI)

La modulation de largeur d’impulsion (M.L.I.) permet d’obtenir un courant d’allure sinusoïdale dans la charge, pour cela :

• On découpe la tension aux bornes de la charge en impulsion de largeur prédéterminée.
• Ceci permet L’élimination des harmoniques de courant de rang faible.
• Par filtrage, on élimine les harmoniques de courant de rang élevé.
• On obtient dans la charge, un courant quasiment sinusoïdal.

Onduleur monophasé à deux interrupteurs en débit sur charge inductive : observation des oscillogrammes