1) Schéma de principe

Le montage redresseur P3 à thyristors est constitué de trois thyristors, connecté chacun à une phase du secondaire d'un transfomateur triphasé, dont les enroulements secondaires sont groupés en étoile.

Le transformateur d'alimentation n'est pas nécessaire en principe au fonctionnement, mais il sera en général présent pour assurer une tension convenable à l'entrée du montage. Les enroulements primaires ne sont pas représentés sur le schéma.

Les thyristors sont débloqués avec un retard en angle de a, c'est à dire que des impulsions de déblocage sont envoyées sur les gachettes des thyristors respectivement aux angles

pour th₁     wt = (p/6 + a )+ 2kp
pour th₂     wt = (5p/6 + a )+ 2kp
pour th₃     wt = (3p/2 + a )+ 2kp

2) Etude du fonctionnement

A partir du réseau triphasé, on obtient au secondaire du transformateur un système triphasé équilibré de tensions ( V_s1, V_s2, V_s3 ), qu'on notera

V_s1(t) = V_m sin wt              
V_s2(t) = V_m sin (wt - 2p/3)
V_s3(t) = V_m sin (wt - 4p/3)

Les différentes phases de fonctionnement du montage sont alors décrites par le tableau suivant:

D'après le tableau ci-dessus, la forme d'onde de la tension redressée est

Pour a £ p/2

Pour a > p/2

                 3) Etude des tensions

          - Valeur moyenne de la tension redressée

La valeur moyenne de la tension redressée est donnée par:

U_cmoy = U_cmoy (a = 0 ) cos a

Rappelons que le retard à l'amorçage a est compris dans l'intervalle [ 0, p [. Deux cas sont à considérer:

        - a £ p/2, la valeur moyenne de la tension redressée est positive, il en est donc de même pour la puissance active fournie par le réseau au récepteur ( P = U_cmoy I_c ); le transfert de puissance se fait du coté alternatif vers le coté continu, le sytème fonctionne en redresseur.

        - a > p/2, la valeur moyenne de la tension redressée est négative ainsi donc que la puissance active; le transfert de puissance se fait du coté continu vers le coté alternatif, le système fonctionne en onduleur ou redresseur inversé. Le réseau continu néanmoins à imposer la fréquence et à fournir de la puissance réactive, d'où la précision parfois ajoutée dans la dénomination d'onduleur non-autonome.

          - Le facteur d'ondulation

Le facteur d'ondulation est défini par:

Dans l'étude, on peut se limiter au fonctionnement en redresseur (a < p/2 ), en excluant le cas a = p/2, qui conduit à une indétermination de K₀ ( U_cmoy = 0 ). On peut noter que cette valeur particulière de a correspond à une puissance active échangée nulle.

La valeur maximale U_cmax de tension redressée peut être calculée en déterminant la valeur de wt qui annule la dérivée. Dans l'intervalle p/6 + a £ wt < 5p/6 + a, la tension redressée a pour expression

U_c » V_s1 = V_m sin wt

La dérivée (dU_c /dwt) = V_m cos wt = 0 pour w = p/2 + kp avec k entier.

Deux cas sont possibles:

        - a £ p/3, seule la valeur wt = p/2 appartient alors à l'intervalle considéré et la valeur maximale de tension est

U_cmax = U_c (wt = p/2 ) » V_s1 (wt = p/2 ) = V_m

        - p/2 > a > p/3, il n'existe pas de valeur de wt qui annule la dérivée dans l'intervalle considéré et la valeur maximale de tension est obtenue immédiatement après la commutation, soit

U_cmax = U_c (wt = p/6 + a ) = V_s1 (wt=p/6 + a)
= V_m sin (p/6 + a )

La valeur minimale U_cmin est, quant à elle, toujours obtenue à un angle de commutation pour lequel l'expression de la tension redressée change, c'est à dire pour une valeur de wt pour laquelle U_c n'est pas dérivable. Elle doit donc se déduire de la courbe de U_c, en prenant soin de considérer la valeur prise par U_c juste avant la commutation.

U_cmin = U_c ( p/6 + a ) = V_s3 (p/6 + a ) = V_m sin (a - 7p/6 )

On en déduit les facteurs d'ondulation:

        - pour a £ p/3,

        - pour p/2 > a > p/3

          - Tensions maximales aux bornes des thyristors bloqués

Lorsque le thyristor th_i (i = 1, 2, 3) est passant, la tension aux bornes de th_j bloqué (j = 1, 2, 3) est

V_thj = V_thi - V_si + V_sj » V_sj - V_si              i = 1, 2, 3     j = 1, 2, 3

Considérons, par exemple, le thyristor th₂, la tension à ses bornes a l'allure suivante:

Pour a £ p/2

Pour a > p/2

La tension maximale à supporter par les thyristors est obtenue en déterminant les valeurs de wt qui annulent la dérivée de la tension à leurs bornes. Par exemple pour V_th2, dans l'intervalle p/6 + a £ wt < 5p/6 + a,

dV_th2 /dwt » d (V_s2 - V_s1 )/dwt = V_m[cos (wt - 2p/3) - cos wt] = 0
pour wt = p/3 + kp   avec k entier

L'angle a pouvant varié de 0 à p, les 2 premières racines, à savoir p/3 et 4p/3 peuvent être atteintes durant le blocage du thyristor. Elles correspondent respectivement à des tensions aux bornes du thyristor

Les thyristors devront donc supporter les tensions maximales

La valeur négative doit être respectée pour éviter le claquage du thyristor, la positive pour éviter sa mise en conduction intempestive par dépassement de la tension de retournement. On obtiendrait bien sûr, par un calcul similaire, les mêmes valeurs maximales de tension aux bornes des autres thyristors.

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