ACTA ELECTROTEHNICA
Systeme de Biberonnage Supercapacitif
d’un Vehicule Electrique
M'hammed Birame1, Lakhdar Mokrani1, Boubaker Azoui2
1Laboratoire d’étude et de développement des Matériaux semiconductaurs et diélectrique (LED-MASD), Département d’Electrotechnique,
Université Amar Thelidji, Laghouat, 03000, Algérie, Email : bir_moh@yahoo.fr
2Université de Batna, Département d'Electrotechnique Rue Chahid Med El-Hadi Boukhlouf, Batna, 05000, Algérie
Abstract – On présente dans cet article une étude par simulation d’un système de biberonnage par un pack de supercondensateurs
entraînant un moteur à courant continu d’une roue d’un véhicule électrique au démarrage via un hacheur série-parallèle
commandé en courant, alimenté par un redresseur triphasé à commutation forcée à facteur de puissance unitaire (UPF) en cascade
avec un hacheur série commandé en courant.
Keywords – Supercapacités, Redresseur triphasé à MLI à UPF, Hacheur série, Hacheur série parallèle.
1. INTRODUCTION
Dans les applications nécessitant le stockage
d’énergie électrique, deux facteurs sont importants, la
densité de puissance et la densité d’énergie [1]. Le
dilemme densité de puissance faible/densité d’énergie
élevée pour les batteries, et densité de puissance élevée/
densité d’énergie élevée pour les capacités, peut être
surmonté par l’utilisation des supercapacités dans pas
mal d’applications [1-3]. De récents développements
ont conduit à l’application de ces nouveaux composants
(supercapacités) dédiés au stockage de l’énergie
électrique. Ces composants sont caractérisés par des
densités en énergie nettement supérieures à celles des
condensateurs classiques (on parle de capacité pouvant
atteindre les 3600F), et des densités en puissance
accrues par apport aux batteries [3].Ainsi, même si la
densité en énergie d’un supercondensateur reste
inférieure à celle des batteries dans un rapport de 10,
ces nouveaux composants offrent de nouvelles
perspectives dans toute application où le stockage
d’énergie n’impose pas de contraintes majeures vis-à-
vis de la densité en énergie, mais où la disponibilité en
puissance requise n’est pas compatible avec la
technologie des batteries [1]. Avec ces avantages, il est
visible que les supercondensateurs se situent dans un
domaine intermédiaire. Les applications sont
typiquement d’appoint : source auxiliaire de puissance
pour les domaines ferroviaires comme les tramways, les
locomotives de manœuvre, les autorails, mai aussi pour
les camions de livraison et les autobus, etc. Une telle
propriété peut être exploitée pour limiter la chute de
tension dans les réseaux électriques alimentant des
entraînements électriques tels que les véhicules et les
ascenseurs électriques, lors des transitions exigeant des
appels forts de courants (démarrage, freinage, montées
à grandes pentes,etc.) [4].
Généralement, des packs de supercondensateurs
sont chargés lentement à partir du réseau électrique via
des convertisseurs AC-DC et des convertisseurs
statiques DC-DC, et déchargés rapidement
(biberonnage) via des convertisseurs DC-DC pour
subvenir à l’appel fort de courant de l’entraînement
électrique, et limiter ainsi les contraintes de puissance
imposées par la charge sur la source [1][2].Il a été établi
que les supercapacités ne peuvent pas être reliées
directement à la charge car leur tension varie durant les
périodes de charge et de décharge [1][2]. Tandis que la
majorité des applications exigent un niveau de tension
ou de courant constant. C’est la raison pour laquelle des
convertisseurs de l’électronique de puissance DC-DC
sont nécessaires pour réaliser l’interfaçage entre les
packs des supercapacités et la charge [5].Dans cet
article on présente un dimensionnement des différentes
parties d’un système de biberonnage, hacheur série-
parallèle, pack de supercapacités, hacheur série et les
redresseur triphasé à commutation forcée, qui a pour
but de limiter la chute de tension d’un bus continu, lors
d’un appel fort de courant. Des résultats de simulation
pour un cycle de fonctionnement du système de
biberonnage (charge et de décharge du pack de
supercapacités à courant constant à la charge MCC),
seront présentés et discutés pour montrer l’efficacité du
système
2. SUPERCONDENSATEURS POUR LE
BIBERONNAGE DE BUS ELECTRIQUES
L’une des applications particulièrement
innovatrices du stockage supercapacitif c’est
l’alimentation séquentielle d’un système tram-train ou
d’un bus électrique. Ce type d’alimentation est basé sur
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