Association de cellules de commutation - Éléments de synthèse des convertisseurs statiques

INTRODUCTION

1 - CELLULES DE COMMUTATION EN TANT QU'ÉLÉMENTS CONSTITUTIFS D'ASSOCIATIONS

• 1.1 - Propriétés fondamentales
  Figure 1 - Points de connexion de la cellule de commutation
• 1.2 - Représentation graphique des propriétés fondamentales
  Figure 2 - Représentation graphique des propriétés de la cellule de commutation Figure 3 - Cellule de commutation et ses sources associées, considérées comme des pièces de puzzle assemblées
• 1.3 - Caractérisation de la cellule de commutation
  Figure 4 - Cellule de commutation intégrant l'inductance de commutation. Structure commandée en tension – vision haute fréquence
• 1.4 - Modes de fonctionnement de la cellule : commande et contrôle
  Figure 5 - Transition de mise en route d'un convertisseur commandé « en tension », associé à un filtre LC de sortie initialement déchargé : chronogrammes du courant J et de la tension V2 Figure 6 - Cellule de commutation intégrant l'inductance de commutation. Structure commandée en tension, associée à un dipôle qui impose le courant – vision basse fréquence Figure 7 - Cellule de commutation intégrant l'inductance de commutation. Structure associée à une commande en courant (boucle fermée) Figure 8 - Cellule de commutation intégrant l'inductance de commutation : réponse indicielle du courant délivré (boucle fermée – commande « indirecte ») Figure 9 - Réponse indicielle de la cellule de commutation, intégrant l'inductance de commutation, associée à un contrôle par hystérésis Figure 10 - Éléments assurant la qualité de la source de courant créée à partir d'une cellule de commutation associée à une boucle de contrôle Figure 11 - Transitoire de mise sous tension d'un convertisseur commandé en courant, associé à un filtre LC de sortie initialement déchargé
• 1.5 - Propriétés fonctionnelles découlant du caractère abaisseur de tension de la cellule
  Figure 12 - Caractère dévolteur de la cellule de commutation (depuis V vers J ) Figure 13 - Caractère élévateur en tension du redresseur à modulation de largeur d'impulsions (depuis J vers V ) Figure 14 - Gestion des courts-circuits : capacité des structures dévolteuses à limiter les conséquences d'un court-circuit au niveau de la branche courant Figure 15 - Convertisseur boost (composé d'une cellule de commutation) utilisé en cascade d'un pont redresseur dans un PFC (Power Factor Corrector )

2 - ASSOCIATIONS DE CELLULES

• 2.1 - Caractéristiques des dipôles et règles d'association
  Figure 16 - Séquences de démarrage d'une machine à courant continu (MCC), alimentée en tension et en courant Figure 17 - Briques élémentaires pour l'association de cellules
• 2.2 - Associations différentielles
  Figure 18 - Structure cascade mise en œuvre au sein d'un lien actif Figure 19 - Structure pour la méthode d'opposition Figure 20 - Diagramme de Fresnel des grandeurs Vch et iL Figure 21 - Onduleur monophasé – structure en pont Figure 22 - Onduleur monophasé – Structure à point milieu Figure 23 - Onduleur triphasé, associant trois cellules de commutation Figure 24 - Onduleur triphasé : exploitation des degrés de liberté de la structure (neutre non relié) Figure 25 - Gradateur à modulation de largeur d'impulsions Figure 26 - Gradateur à modulation de largeur d'impulsions (relevés expérimentaux) : tensions Valt (t ) et vJ (t ) (cas où les deux cellules sont commandées avec un rapport cyclique fixe), courant J et tensions aux bornes des deux capacités Vg et Vd
• 2.3 - Associations parallèles de cellules
  Figure 27 - Mise en parallèle directe de cellules de commutation Figure 28 - Mise en parallèle de cellules de commutation environnées Figure 29 - Mise en parallèle de cellules Figure 30 - Association parallèle de cellules commandées en courant : augmentation de la fréquence apparente du courant total et réduction de l'ondulation obtenues grâce à l'entrelacement des commandes

3 - ASSOCIATIONS DE CELLULES ET PROPRIÉTÉS DE RÉVERSIBILITÉ

• 3.1 - Réversibilités intrinsèques et structurelles
  Figure 31 - Cellule à interrupteurs bidirectionnels en courant et unidirectionnels en tension ; caractéristique statique de l'interrupteur K1 Figure 32 - Courant de la source de courant J (t), fonction de modulation et courant débité à travers l'interface i1 par la source de tension unidirectionnelle d'une cellule à interrupteurs bidirectionnels en courant et unidirectionnels en tension Figure 33 - Cellule à interrupteurs bidirectionnels en tension et unidirectionnels en courant ; caractéristique statique de l'interrupteur K1 Figure 34 - Tension vK2 délivrée sur l'interface i2 d'une cellule à interrupteurs bidirectionnels en tension et unidirectionnels en courant. Tension résultant de l'association différentielle de deux cellules dans le cas d'un pont redresseur monophasé double alternance Figure 35 - Structure d'onduleurs de tension monophasé et ensemble des cellules de filtrage qui lui sont associées ; chronogrammes et contenu harmonique des grandeurs électriques principales Figure 36 - Éléments compatibles associés en cascade (association à tension commune) : alimentation réversible en puissance pour un actionneur électromécanique
• 3.2 - Enjeux de la prise en compte des réversibilités : filtrage et réversibilités en puissance
  Figure 37 - Éléments compatibles associés en cascade (association à courant commun) : alimentation réversible en puissance utilisée pour l'interconnexion des réseaux électriques alternatifs Figure 38 - Éléments incompatibles associés en série, interdisant à la chaîne de transfert d'énergie une réversibilité effective en puissance

4 - CONCLUSION