SIMULATION ET ANALYSE DU FONCTIONNEMENT

EN ELECTRONIQUE DE PUISSANCE

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2^ème partie : Initiation à l’utilisation de PSIM

Le logiciel est suffisamment convivial pour être utilisé sans avoir lu intégralement la notice d’explication. Il y a 4 grandes étapes pour la simulation d’un circuit :

- dessiner le schéma du montage à l’aide de la souris et des icônes

- donner les valeurs numériques des composants et des sources

- choisir les grandeurs à observer et définir les données de simulation en cliquant sur les composants

- simuler (effectuer le calcul des grandeurs demandées) et faire tracer les courbes et éventuellement modifier certaines données.

Il est également possible de sortir les résultats, le schéma et les données sur imprimante.

Afin de se familiariser avec l’utilisation du logiciel, on simulera le fonctionnement d’un montage très simple : charge RL reliée au réseau monophasé par l’intermédiaire d’un thyristor.

Réseau 230V-50Hz. R = 20W , L = 250mH

2.1 Dessin du schéma de puissance

- Lancer Simcad puis choisir New dans le menu file. Il apparaît alors une feuille sur laquelle il faut dessiner le schéma.

Il existe deux méthodes pour placer un élément sur le schéma :

- cliquer sur les icônes représentants ces différents éléments (en bas de l’écran)

- choisir le menu Element. Les différents composants disponibles sont regroupés en 5 catégories :

- Power ( résistances, bobines, …., diodes, thyristors, transistors.., Transformateurs, machines …)

- Control ( éléments nécessaires à la commande des semi-conducteurs : générateurs divers, amplificateurs opérationnels, filtres, fonctions analogiques diverses …)

- Other ( circuits de commande des interrupteurs, capteurs de courant, de tension de vitesse…)

- Sources ( sources de tension , de courant … continues, alternatives..)

- Symbol ( flèche)

- Placer les éléments du circuit de puissance, puis effectuer le câblage en reliant ces composants avec le symbole

- Double-cliquer sur les éléments et préciser les valeurs numériques

2.2 Dessin du schéma de commande

La commande d’un thyristor s’effectue par un bloc spécial ACTRL (menu Element, sous-menu Other, Switch-controller). On définit d’abord (double-clic sur ACTRL) la fréquence de fonctionnement de la commande (50 Hz ici) et la durée de l’impulsion en degrés.

Pour que le circuit de commande fonctionne, il faut relier les 3 entrées :

- entrée 1 : tension de synchronisation ;

- entrée 2 : retard à l’amorçage en degrés : 1V correspond à un degré ;

- entrée 3 : entrée de validation active à l’état haut.

Le schéma de commande d’un thyristor se présentera donc sous la forme suivante :

- Dessiner le schéma de commande et effectuer les connexions nécessaires : tension de synchronisation, gâchette du thyristor. Régler le retard à l’amorçage à 45°.

- Renommer les grandeurs affichées par les appareils de mesure afin d’obtenir les mêmes notations que sur le schéma : v_r, i_c et u_c.

2.3 Grandeurs à observer

Les grandeurs que l’on pourra visualiser par la suite doivent être précisées sur le schéma.

Pour visualiser un courant, il faut placer le symbole d’un ampèremètre

Pour visualiser une tension, il faut placer le symbole d’un voltmètre

On peut évidemment visualiser plusieurs courants et plusieurs tensions en plaçant plusieurs symboles.

- Compléter le schéma pour permettre la visualisation de la tension réseau, de la tension aux bornes de la charge et du courant dans la charge.

Il reste enfin à préciser les paramètres de simulation (menu Simulate – simulation control). Il apparaît alors le symbole d’une horloge et les paramètres de simulation :

- Time step (pas de calcul) . Il doit être très inférieur à la période (T/100)

- Total time (durée de la simulation) : plusieurs périodes

- Tprint (instant initial pour le tracé des courbes) : 0s.

2.4 Simulation

- Lancer la simulation (menu Simulate – Run PSIM)

- Visualiser les courbes (menu Simulate – Run SIMVIEW). Il apparaît une fenêtre rappelant les courbes disponibles (Variables available) et une fenêtre dans laquelle on place le nom des courbes que l’on souhaite tracer (Variables for display Add ® ).

2.5 Exploitation

- Mesurer la valeur moyenne du courant dans la charge ( menu Measure – Avg ou )

- Mesurer la valeur maximale du courant dans la charge (menu Measure – Max )

- Mesurer la valeur efficace du courant dans la charge (menu Measure – RMS )

- Mesurer le temps de conduction du thyristor grâce au curseur.

- Justifier l’allure des courbes en précisant les intervalles de conduction du thyristor.

- Visualiser le courant dans le thyristor et la tension aux bornes du thyristor et en déduire les conditions de commutation (amorçage et blocage) d’un thyristor.