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INTRODUCTION A L’ ELECTRONIQUE DE PUISSANCE

INTRODUCTION A L’ ELECTRONIQUE DE PUISSANCE. Sébastien GERGADIER Lycée Richelieu. AGIR. Énergie Électrique. Énergie Électrique. ConVertisseur Statique d’énergie CVS. Chaînes fonctionnelles. É lectro N ique du signal Traitement du signal. .

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INTRODUCTION A L’ ELECTRONIQUE DE PUISSANCE

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Presentation Transcript

  1. INTRODUCTION A L’ ELECTRONIQUE DE PUISSANCE Sébastien GERGADIER Lycée Richelieu

  2. AGIR Énergie Électrique Énergie Électrique ConVertisseur Statique d’énergie CVS Chaînes fonctionnelles

  3. ÉlectroNique du signal Traitement du signal  Échange d’énergie électrique entre au moins deux systèmes Fonction de Conversion de l’énergie Fonction de Contrôle de l’énergie ENPU et ENA ÉlectroNique de PUissance (ENPU) Traitement de l’énergie Compatibilité des caractéristiques : Tension Courant Fréquence

  4. Montre 10µW Lampes fluorescentes 15W Véhicule hybride  35kW Locomotive FRET  4,2MW Gamme de puissance de l’ENPU  Indépendant de la puissance (du mW au MW)

  5. Exemples

  6. Objectifs de l’ENPU L’électronique de puissance ENPU est la branche de l’électrotechnique qui a pour objet l’étude de la conversion statique de l’énergie électrique. Notamment, les structures, les composants et les interactions avec l’environnement. La conversion statique est réalisée au moyen de convertisseurs statiques. Ce sont des dispositifs qui transforme de l’énergie électrique disponible en une forme appropriée à l’alimentation de la charge. Il peut s’agir de changer le type de source (DC vers AC ou AC vers DC, changement de valeur efficace, moyenne, de fréquence, …)

  7. Objectifs de l’ENPU Avant, il y a plusieurs dizaines d’années, ces conversions étaient réalisées par l’intermédiaire de machines électriques tournantes. (Exemple : Conversion AC vers DC = Groupe Ward Leonard)

  8. Composants monolithiques4kW/litre 0,5kW/litre 1 à 2kW/litre Recherches actuelles • Structures • Matériaux utilisés • Compatibilité Électromagnétique • Fonctionnement haute température • Procédés et coûts de fabrication • Coûts d’industrialisation • Fiabilité • Compacité Exemple : intégration en ENPU

  9. pertes Pe Ps CVS Composants passifs non dissipatifs : Inductance Condensateur Transformateur Résistance Composants jouant le rôle d’interrupteurs électroniques Principe de découpage  principe d’amplification linéaire Filtrage Stockage d’énergie Adaptation Composants en l’ENPU Pertes aussi faibles que possible  augmentation du rendement  minimisation du poids et du coût des dispositifs de refroidissement

  10. Filtre CEM Transformateur Filtre de sortie Intégration en ENPU Exemple de convertisseur DC/DC

  11. Intégration en ENPU Structure Passive Intégrée Monolithique But : Obtenir un composant monolithique céramique qui réalise la totalité des fonctions précédentes

  12. i Convention générateur D2 D1 v Convention récepteur Sens de transfert de l’énergie v v D2 Récepteur Dipôle passif D1 Générateur Dipôle actif D2 Générateur Dipôle actif D1 Récepteur Dipôle passif i i 0 0 D1 Générateur Dipôle actif D1 Récepteur Dipôle passif D2 Récepteur Dipôle passif D2 Générateur Dipôle actif Dipôle actif, dipôle passif Si v*i > 0 Si v*i < 0

  13. Convention générateur Convention récepteur v v i i 0 0 batterie Résistance Machine à courant continu Panneau solaire Exemples de dipôles

  14. i r0 Source de tension v imposée i i imposé v Source de courant v r Types de sources Caractéristique Tension - Courant Sources statiques (Variation infiniment lente)

  15. i C i v v Évolution des sources Nature des sources facilement modifiables :  par ajout de composants passifs

  16. CVS Règle 1 à respecter impérativement : Règles d’associations • une source de tension ne doit jamais être court-circuitée mais elle peut être ouverte ;

  17. CVS Règle 2 à respecter impérativement : Règles d’associations  le circuit d’une source de courant ne doit jamais être ouvertmais il peut être court-circuité ;

  18. CVS Règles 3 à respecter impérativement : Règles d’associations  il ne faut jamais connecter entre elles deux sources de mêmenature ; cela revient à dire qu’on ne peut connecter entre elles qu’une source de courant et une source de tension.

  19. CVS Règle 4 à respecter impérativement : Règles d’associations  On ne peut connecter directement entre elles que des sources de nature différentes ;

  20. CVS Source de courant Source de tension K1 K2 K1= 0 K2= 1 K1= 1 K2= 0 Cellule de commutation K1= K2 Règles d’associations Exemple Convertisseur statique Tension/Courant

  21. Hacheur série et hacheur réversible en courant E 0 K1K2 K3=K4 K1=K2 K1=K2 E v v Hacheur quatre quadrants et onduleur monophasé E K1 K2 K3 K4 -E E v Cas de source monophasée Exemple 1 K1=1  v=E K2=1  v=0 Exemple 2  v=E K1=K4=1 K2=K3=1  v=-E

  22. Redresseur double alternance Exemple 3 -v v Exemple 4 Exemple 5 Redresseur triphasé double alternance Onduleur de tension triphasé v K1 K2 K3 K4 Cas de source polyphasée

  23. K1 K2 K3 K4 E Remarques Ce n’est pas le nom (redresseur, hacheur, onduleur, …) ou la désignation du montage qui est important, mais sa STRUCTURE. Cette structure peut correspondre aussi bien à un montage redresseur monophasé, un hacheur série 4 quadrants, à un onduleur monophasé.

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