Conclusion - Tel Archives ouvertes

________
Conclusion
________

Conclusion 197
Contribution à l’étude et à la réalisation de commutateurs
et de générateurs haute tension transitoires
Nous avons présenté, dans ce document, notre contribution à l’étude et à la réalisation
d’un certain nombre de dispositifs, essentiellement des commutateurs et des générateurs,
délivrant des hautes tensions impulsionnelles.
 Concernant les commutateurs à thyristors, nous avons surtout étudié l’aspect temporel
de leur fonctionnement : temps de front et répétitivité de l’impulsion de tension délivrée en
sortie. Nous avons ainsi montré que, lorsqu’ils travaillent pour des valeurs de courant
anode/cathode inférieures à celle du courant de latching, ils peuvent commuter à une
fréquence de quelques kiloHertz. Nous avons également vérifié que, lorsque leurs gâchettes
sont déclenchées au moyen de transformateurs d’impulsions (ferrites), on peut en associer en
série, ou en parallèle, autant qu’on le souhaite. De plus, lorsque le signal de gâchette est
optimisé, une association série de n thyristors commute aussi rapidement qu’un seul. Ce
résultat est très intéressant même si le temps de front de l’impulsion de tension délivrée en
sortie ne peut descendre au-dessous de quelques dizaines de nanosecondes.
 Concernant les éclateurs à air, et plus particulièrement ceux utilisés dans le simulateur
foudre SUPER DICOM, nous avons proposé un mode de déclenchement qui diffère quelque
peu de celui des trigatrons classiques : au lieu d’initier une pré-décharge dont le rôle consiste
à favoriser la décharge principale engendrée par le circuit de puissance, nous avons carrément
initié une décharge par le circuit de déclenchement, le circuit de puissance n’ayant plus qu’à
utiliser le canal conducteur ainsi créé.
Bien sûr, l’énergie de l’impulsion de déclenchement doit être plus élevée que dans le cas
d’un trigatron classique mais on gagne en fiabilité de déclenchement, en rapidité, en
reproductibilité et en dynamique. De plus, le réglage de la distance inter-électrodes des
éclateurs n’est plus aussi critique que dans le cas classique.

198 Conclusion
Jérôme BAC
 Les commutateurs que nous avons étudiés et développés peuvent être utilisés seuls
mais également dans des structures amplificatrices de type Marx. Le problème des
générateurs de Marx réside, essentiellement, dans leur déclenchement qui nécessite un
isolement galvanique. Les transformateurs à ferrite des commutateurs à thyristors permettent
de résoudre ce point dur pour les générateurs de Marx utilisant cette technologie. Dans le cas
des générateurs de Marx réalisés avec des éclateurs, on a l’habitude de ne déclencher que les
premiers étages, sachant que les suivants commuteront sous l’action de surtensions dues à la
commutation des premiers éclateurs et aux éléments parasites (condensateurs et selfs-
inductances). Pour fiabiliser le déclenchement des éclateurs, nous avons proposé une nouvelle
structure de Marx (dite « à résistances décalées ») qui permet, dès le deuxième étage, de faire
apparaître aux bornes des éclateurs une tension de valeur pratiquement double de celle
nécessaire à la commutation des éclateurs. Cette nouvelle structure est donc très intéressante
pour la réalisation de générateurs de Marx rapides dans lesquels les éléments parasites
doivent, impérativement, être minimisés.
 Enfin, nous avons réalisé un transformateur d’impulsions hautes tensions, fonctionnant
à la résonance, afin de résoudre un problème de reproductibilité des signaux de sortie d’un
générateur subnanoseconde. Cette étude a été menée de façon empirique mais a permis
d’atteindre des performances assez intéressantes qui font que l’étude se poursuit actuellement
de façon plus systématique notamment par une approche plus théorique.
De même, en prolongement de ce travail de thèse, une étude sur les MOSFET de
puissance est en cours afin de pouvoir comparer leurs performances à celles des thyristors que
nous avons étudiés.