Électronique de puissance et automatismes
Convertisseurs statiques
Le candidat doit distinguer les quatre familles : redresseur (AC→DC), hacheur (DC→DC), onduleur (DC→AC) et gradateur (AC→AC). Pour le redresseur à diodes en pont, la tension moyenne vaut U_moy = (2√2/π)U_eff pour un redressement double alternance monophasé. Le redresseur commandé à thyristors introduit la commande par angle d'amorçage α, avec U_moy = (2√2/π)U cos α.
Hacheurs
Le hacheur série (buck) abaisse la tension : U_s = αU_e, où α est le rapport cyclique. Le hacheur parallèle (boost) élève la tension : U_s = U_e/(1 − α). Le hacheur à quatre quadrants permet la réversibilité. Les pièges portent sur la confusion entre hacheur série et parallèle, et sur l'oubli de la conduction continue ou discontinue.
Onduleurs
L'onduleur autonome produit une tension alternative à partir d'une source continue ; la commande MLI (modulation de largeur d'impulsion) améliore la forme d'onde. On distingue onduleur en pont et onduleur à commande symétrique ou décalée.
Automatismes et régulation
Il faut maîtriser le schéma d'une boucle fermée : consigne, comparateur, correcteur, actionneur, capteur, retour. Les correcteurs P, PI, PID et la notion d'erreur statique sont attendus. Le grafcet (séquence d'étapes et transitions) est un classique des automatismes séquentiels.
Exemple travaillé
Un hacheur série alimenté sous 48 V avec α = 0,25 fournit U_s = 0,25 × 48 = 12 V. Si la charge est résistive de 6 Ω, le courant moyen vaut 2 A. Attention : le courant dans la charge est lissé par l'inductance ; on ne confond pas courant moyen et courant instantané.
Piège
Un onduleur ne redresse pas : il convertit du continu en alternatif. Vérifier le sens de conversion avant tout calcul.