Condensateurs utilisés en électronique de puissance

INTRODUCTION

1 - PARTICULARITÉS DE CES CONDENSATEURS

• 1.1 - Généralités. Schéma équivalent
• 1.2 - Contraintes
  Figure 1 - Condensateur de puissance : schéma équivalent
• 1.3 - Limitations
  Figure 2 - Limitations, en régime sinusoïdal, d’un condensateur en fonction de la fréquence f
• 1.4 - Inductance série
  Figure 3 - Variation de l’impédance d’un condensateur réel en fonction de la fréquence f
• 1.5 - Résumé

2 - TECHNOLOGIES UTILISÉES

• 2.1 - Familles technologiques
  Figure 4 - Diagramme de Ragone. Positionnement des supercondensateurs par rapport aux autres types de stockage d’énergie électrique (doc. Maxwell Technologies) Figure 5 - Supercondensateur : énergie disponible pour une décharge de Un, tension nominale, à Un /2 (doc. Maxwell Technologies)
• 2.2 - Diélectriques
  Figure 6 - Variation de la tangente de l’angle de pertes et de la capacité d’un condensateur au papier imprégné à l’huile minérale en fonction de la température θ, pour deux valeurs de la fréquence (doc. SIC-SAFCO) Figure 7 - Variations de la capacité C d’un condensateur au papier en fonction de la température θ, pour trois types d’imprégnants Figure 8 - Variations de la résistance d’isolement Ri d’un condensateur au papier en fonction de la température θ, pour deux types d’imprégnants Figure 9 - Réduction de la tension de service US d’un condensateur au papier imprégné à l’huile minérale en fonction de la température θ, selon l’énergie W stockable (doc. SIC-SAFCO) Figure 10 - Variation des caractéristiques d’un condensateur au papier métallisé imprégné de cire en fonction de la température θ (doc. SIC-SAFCO) Figure 11 - Variations de la tangente de l’angle de pertes d’un condensateur en fonction de la fréquence, pour divers types de diélectriques et à la température ambiante (25 ˚C) Tableau 1 - Caractéristiques des diélectriques utilisés Tableau 2 - Diélectriques utilisés. Domaines d’applications 
• 2.3 - Réalisations de condensateurs
  Figure 12 - Différentes technologies de condensateurs Figure 13 - Wavecut (doc. EPCOS) Tableau 3 - Technologies utilisées pour réaliser des condensateurs
• 2.4 - Condensateurs au papier
• 2.5 - Condensateurs à diélectrique plastique
  Figure 14 - Différents types de condensateurs au polypropylène Figure 15 - Réalisation d’un condensateur à haute tension par mises en série internes Figure 16 - Durée de vie d’un condensateur au polypropylène métallisé imprégné (série Trafim de AVX TPC) Figure 17 - Structure d’un condensateur électrolytique à l’aluminium Tableau 4 - Diverses configurations du polypropylène métallisé dans les [...]
• 2.6 - Condensateurs électrolytiques
  Figure 18 - Variation de l’impédance Z d’un condensateur électrolytique en fonction de la fréquence et de la température (doc. Siemens-Matsushita) Figure 19 - Caractéristiques de condensateurs électrolytiques d’aluminium (modèles B 43550 et B 43570 de Siemens-Matsushita) Figure 20 - Montage de condensateurs électrolytiques en batterie (doc. SIC-SAFCO) Figure 21 - Montage d’un condensateur électrolytique sur une plaque froide (doc. SIC-SAFCO) Figure 22 - Structure d’un condensateur double couche Figure 23 - Exemple de supercondensateur et d’assemblage en batterie 48 V (doc. Maxwell Technologies)
• 2.7 - Boîtiers et refroidissement
  Tableau 5 - Caractéristiques types des supercondensateurs (doc. Maxwell Technologies)
• 2.8 - Coût relatif des différents types de condensateurs

3 - EMPLOIS ET SPÉCIFICATIONS

• 3.1 - Généralités
  Figure 24 - Technologies des condensateurs en tension alternative Figure 25 - Technologies des condensateurs en tension continue Tableau 6 - Comparaison du prix des diélectriques par rapport au polypropylène Tableau 7 - Calcul de la valeur efficace Ieff du courant, de la puissance [...]
• 3.2 - Condensateurs de filtrage des redresseurs à fréquence industrielle
  Figure 26 - Tension alternative applicable à un condensateur au papier imprégné à l’huile en fonction de la fréquence f (doc. SIC-SAFCO)
• 3.3 - Condensateurs de découplage
  Figure 27 - Condensateurs de filtrage pour le TGV Atlantique (2 000 µF, 1 800 V) (doc. AVX TPC) Figure 28 - Condensateur de filtrage pour convertisseur de traction (tramway) à transistors IGBT
• 3.4 - Condensateurs de commutation
  Figure 29 - Déclassement en courant d’un condensateur au polypropylène en fonction de la température ambiante (doc. LCC)
• 3.5 - Condensateurs de résonance
• 3.6 - Condensateurs d’aide à la commutation des semiconducteurs
  Figure 30 - Commutateur à semiconducteur
• 3.7 - Condensateurs de stockage d’énergie
  Figure 31 - Exemple de condensateur pour stockage d’énergie (100 kJ, 10 kV, courant crête 60 kA, énergie volumique 1 000 J/L). Application laser forte puissance pour la recherche nucléaire