Semaine1 GEL 363 Introduction aux convertisseurs statiques 1

DR AKPE AGBOSSOU
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ENSI/UL
INTRODUCTION AUX
CONVERTISSEURS STATIQUES
(CTT/GEL363 S6 ;) ENSI
SEMAINE1
SOMMAIRE
Introduction
• Définition de l’Electronique
• Définition de l’Electronique de Puissance
• Nature interdisciplinaire de l’Electronique de Puissance
• Conversion statique de l’Energie Electrique
• Différents types de convertisseurs statiques
• Domaines d’application de l’électronique de puissance
• Rappels des règles d’interconnexion des sources
Chapitre 1 : Composants Semi-conducteurs de Puissance
1.1 - La Diode
1.2 - Le Diac

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SEMAINE 1 : INTRODUCTION
GENERALITES
'électronique est une branche de la physique appliquée, traitant entre autres de la mise en
forme et de la gestion de signaux électriques, permettant par exemple de transmettre ou
recevoir des informations. L'adjectif «électronique» désigne également ce qui est en rapport
avec l'électron. On associe souvent l'électronique à l'utilisation de faibles tensions et courants
électriques. Or, il existe aussi une branche de l'électronique, dénommé "électronique de puissance".
Les faibles grandeurs électriques généralement utilisées dans les applications électroniques,
s'expliquent en partie par le fait que si une information peut être transmise avec peu d'énergie, il y a
peu d’intérêt à la transmettre avec beaucoup (lorsque 2 personnes veulent échanger une information,
elles peuvent le faire en criant, mais elles préfèrent en général le faire en parlant normalement).
L’électronique est aussi une science technique, ou science de l’ingénieur, constituant l'une des
branches les plus importantes de la physique appliquée, qui étudie et conçoit les structures effectuant
des traitements de signaux électriques, c'est-à-dire de courants ou de tensions électriques, porteurs
d’information ou d’énergie.
Dans cette définition la notion de l’information est considérée dans le sens le plus large : elle désigne
toute grandeur physique, (telle la température, le son ou la vitesse), ou abstraite, (telle une image, un
code, …) qui peut évoluer en temps réel selon une loi inconnue à l’avance, ou plus souvent prévu à cet
effet (calcul des équations booléenne).
Comme tous les automatismes, les systèmes électroniques sont souvent conçus en deux parties :
• une, opérative qui gère les signaux de puissance porteurs d'énergie (courants forts) ;
• une autre, informationnelle qui gère les signaux porteurs d’information (courants faibles).
Les applications de commande ont pour objet le contrôle du fonctionnement d’un système naturel
ou technique.
Un contrôle implique généralement une mesure d'un ou plusieurs paramètres contrôlés, sa
comparaison avec le modèle ou la valeur souhaitée et, en cas d’erreur, la génération d’une consigne
de correction (principe de contre réaction à la base de nombreux systèmes électroniques). Ainsi, un
contrôle peut être vu comme une succession d’opérations de traitement du signal : ceci renvoie à la
définition générale donnée plus haut.
'Electronique de Puissance (Power Electronics) est une spécialité des sciences de l’ingénieur
qui a pour objet la conversion et le contrôle des échanges d'énergie électrique à l'aide de
composants semi-conducteurs de puissance (diode, transistor, triac thyristor etc..). Ses
principes de bases sont connus depuis le début du 20ème siècle mais c'est l'évolution récente des
composants de puissance, ces dernières années, qui en a fait une discipline scientifique confirmée
avec de nombreuses applications industrielles.
L
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Les limites en tension, courant, température et fréquence de fonctionnement évoluent constamment.
Conséquence, de nouveaux domaines d'application voient le jour avec des solutions techniques plus
ou moins simples et fiables.
L’Electronique de Puissance a un caractère interdisciplinaire comme le montre la figure ci-dessous.
Figure 1 : Nature interdisciplinaire de l’Electronique de Puissance
On distingue cinq types de convertisseurs dont les schémas de principe sont donnés ci-dessous :
Figure 2 : Les différents types de conversion en Electronique de Puissance
• Conversion AC/DC par le Redresseur
• Conversion DC/DC par le Hacheur
Power
Electronics
Circuit
theory Systems &
control
theory
Signal
processing
Electronics
Electro-
magnetics
Power
systems
Electric
machines
Simulation
and
computing
Solid-state
physics
Source de
tension
continue V1
Source de
tension
alternative
U1, f1
Source de
tension
continue V2
Source de
tension
alternative
U2, f2
Redresseur
Hacheur
f1 = f2 : gradateur
f1 ≠ f2 : Cycloconvertisseur
Convertisseur
Indirect de fréquence
Convertisseur
Indirect de tensions

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• Conversion DC/ AC par l’Onduleur
• Conversion AC/AC par le Gradateur ou le Cycloconvertisseur
• Conversion indirecte de tension ou de fréquence
LES DOMAINES D’APPLICATION DE L’ELECTRONIQUE DE PUISSANCE
Quelques applications des convertisseurs statiques :
• Redresseurs sont utilisés dans la réalisation des alimentations des moteurs à courant
continu et des chargeurs de batteries ;
• Hacheurs sont utilisés dans la commande des moteurs à courant continu (vitesse variable) ;
dans les fonctions d'interrupteur, d’onduleurs ou d’alimentation à découpage ;
• Onduleurs sont utilisés dans la production de tensions alternatives, alimentation des
appareils électriques autonomes, protection contre les surtensions et coupures de réseau
(informatique), commande des machines à courant alternatif ;
• Cycloconvertisseurs : production des vitesses variables en alternatif (engins de levage,
machine-outil).
REGLES D’INTERCONNEXION DES SOURCES
Sur les schémas ci-dessous le convertisseur statique CVS est représenté par un interrupteur (modèle
d’un composant semiconducteur de puissance supposé parfait).
Règle N°1
Une source de tension ne doit jamais être
court-circuitée mais elle peut être ouverte.
Sinon le courant serait destructeur.
Fermeture interdite
CVS

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Règle N°2
Le circuit d’une source de courant ne doit
jamais être ouvert mais il peut être court-
circuité. Sinon l’ouverture provoque une
surtension.
Règle N°3
Il ne faut jamais connecter entre elles deux sources de même nature.
Règle N°4
On ne peut connecter entre elles qu’une
source de tension et une source de courant.
Les deux interrupteurs doivent être
rigoureusement complémentaires
Fermeture interdite
CVS
V1
V2
Ouverture interdite
CVS
I1
I2
Ouverture interdite
CVS
V
I
Ouverture ou fermeture simultanée interdite
CVS