Nouveaux mécanismes de commutation exploitant les protections

N° d’ordre : 2117 Année 2004
Thèse préparée au Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Industrielle de
l’ENSEEIHT
Unité Mixte de Recherche du CNRS n°5828
THÈSE
présentée
pour obtenir le titre de
DOCTEUR DE L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE
Spécialité : Génie Electrique
par
Nicolas ROUX
Agrégé de Génie Electrique de l’Ecole Normale Supérieure de Cachan
DEA Génie Electrique
Soutenue le 2 juillet 2004 devant le jury composé de
M. Robert BAUSIERE Président, Rapporteur
M. Jean-Luc SCHANEN Rapporteur
M. Jean-Louis SANCHEZ Examinateur
M. Hubert PIQUET Examinateur
M. Henri FOCH Examinateur, Encadrant
M. Frédéric RICHARDEAU Examinateur, Encadrant
M. Didier FERRER Invité, société CIRTEM
Nouveaux mécanismes de commutation exploitant les
protections intégrées des semi-conducteurs de puissance.
Application à la conception de convertisseurs statiques à
commutation automatique

A mes parents

RESUME
Cette thèse présente un nouveau mécanisme de commutation qui a pour but d’intégrer
la protection du semi-conducteur dans le principe même de commutation, afin de générer de
nouveaux convertisseurs statiques. Il consiste en une transition auto-commandée qui se
déroule à un niveau de courant ou de tension non nul. Elle peut être associée avec les
commutations commandée ou spontanée permettant de passer de deux à cinq types de
changement d’état d’une cellule de commutation. De nouvelles règles élémentaires de
fonctionnement d’une cellule de commutation émergent alors.
Vu le grand nombre d’interrupteurs possibles, une méthodologie de synthèse de
cellules admettant une réversibilité de source, dont les interrupteurs sont identiques, est
présentée permettant de faire apparaître différentes solutions, dont deux semblent
particulièrement intéressantes : les cellules onduleur et redresseur à disjonction, utilisant
toutes deux le thyristor-dual disjoncteur. Ce dernier sert de support d’étude du principe de
blocage automatique.
Puis, le manuscrit se concentre sur l’étude de convertisseurs, associations de cellules
élémentaires, faisant apparaître notamment le transformateur à courant continu et le
redresseur triphasé réversible. Ce dernier fait l’objet d’un prototype industriel. Enfin, à partir
du cahier des charges d’une chaîne éolienne, notre montage a été mis en concurrence avec ce
qui se fait à l’heure actuelle en matière de raccordement au réseau, faisant apparaître un gain
au niveau des pertes ainsi qu’un rendement énergétique supérieur.
Mots Clés
• Disjoncteur • Thyristor-dual
• Commutation automatique • Intégration de puissance
• Redresseur réversible • Commutation commandée
• Commutation spontanée
ABSTRACT
This thesis deals with a new switching process which integrates the semiconductor
protection directly in the switching principle, in order to generate new static converters. It
consists of a self-controlled transition which proceeds on a non-zero current or voltage level.