Nous allons étudier dans le paragraphe suivant les convertisseurs de puissance statiques qui relient le rotor de la MADA et le réseau. Les enroulements triphasés du stator sont directement reliés au réseau.

Le convertisseur statique se compose d’un redresseur, un bus continu et un onduleur. Il est réversible en courant puisque la puissance rotorique Pr transite par le convertisseur dans un sens pour un fonctionnement hypersynchrone, et dans le sens opposé pour un fonctionnement hyposynchrone. L'onduleur devient redresseur et le redresseur devient onduleur.

Sachant que Pr = g.Ps, et que généralement, la valeur absolue du glissement g est très inférieure à 1, Pr est seulement une fraction de la puissance statorique Ps. Le signe de Pr change avec le glissement g.

On a deux types de fonctionnement possibles pour la génératrice selon le signe du glissement g.

Sens 1 : Fonctionnement en mode hypersynchrone :

La machine asynchrone fonctionne en génératrice pour une vitesse de rotation mécanique supérieure à la vitesse de synchronisme. On a le glissement g < 0, le mode de fonctionnement est dit hypersynchrone. La puissance au rotor de la MADA est générée et envoyée vers le réseau à travers le convertisseur.

• Le convertisseur 1 fonctionne en redresseur. Le redresseur transforme la tension alternative et le courant alternatif délivrés par la MADA en tension continue et courant continu. Le condensateur crée un bus intermédiaire.
• Le convertisseur 2 fonctionne en onduleur. L’onduleur récupère cette tension continue et ce courant continu. On règle la commande de l’onduleur pour ajuster et obtenir en sortie de l’onduleur un signal avec une amplitude et une fréquence adaptées à celles du réseau, après le passage par le transformateur élévateur de tension.
• Le passage par le bus continu est indispensable pour permettre à l’onduleur de réguler amplitude et fréquence. Le réseau est considéré comme une source de courant, car on prend en compte les inductances du réseau. De même les enroulements au rotor sont vus comme une source de courant puisque ce sont des bobinages. Une bobine est considérée comme source de courant car le courant circulant dans la bobine ne peut jamais être discontinu. Pour un condensateur, la tension à ses bornes n’est jamais discontinue, c’est une source de tension. En utilisant un bus continu avec un condensateur, on respecte l’alternance source de tension et source de courant.

 

Sens 2 : Fonctionnement en mode hyposynchrone :

La machine asynchrone fonctionne en génératrice pour une vitesse de rotation mécanique inférieure à la vitesse de synchronisme. On a le glissement g > 0, le mode de fonctionnement est dit hyposynchrone. La puissance au rotor de la MADA est absorbée. Elle est fournie par le réseau à travers le convertisseur. Les convertisseurs peuvent fournir jusqu’à 25% de la puissance nominale de la MADA.

• Le convertisseur 2 fonctionne comme redresseur. Il transforme le signal fourni par le réseau en signal continu.
• Le convertisseur 1 fonctionne en onduleur. L’onduleur règle l’amplitude et la fréquence du signal à envoyer vers le rotor de la MADA : Il agit sur les tensions aux bornes des circuits rotoriques. Il fait varier la vitesse de la turbine et donc la puissance extraite. Il alimente la machine asynchrone en courant alternatif.

Flux de puissance :

• Si Ωm > Ωs , g < 0 , on est en mode hypersynchrone. La puissance rotorique est débitée. Elle est transmise au bus continu et tend à augmenter la tension continue aux bornes du condensateur.
• Si Ωm < Ωs , g > 0, on est en fonctionnement hyposynchrone. La puissance rotorique est absorbée. Elle provient du bus continu capacitif et tend à diminuer la tension continue aux bornes du condensateur.
• Le convertisseur côté réseau génère la puissance vers le réseau ou absorbe la puissance provenant du réseau pour garder la tension continue constante.
• Le convertisseur côté rotor délivre une tension rotorique de pulsation égale à la fréquence du réseau multipliée par la valeur absolue du glissement g soit ωr = |g| . ωs. Ce convertisseur permet contrôler le couple électromagnétique de la génératrice, et donc sa vitesse.

Puissance réactive :

Les deux convertisseurs ont la capacité de générer ou absorber de la puissance réactive. Ils peuvent contrôler le niveau de la puissance réactive.

La puissance réactive fournie au réseau peut-être contrôlée par la puissance réactive générée ou absorbée par le convertisseur relié au rotor. La puissance réactive est échangée entre ce convertisseur et le réseau, à travers le générateur. En effet, celui-ci absorbe de la puissance réactive pour compenser les inductances mutuelles et les inductances de fuites.

Le convertisseur connecté au réseau peut aussi fonctionner en compensateur de puissance réactive.