Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Henri FOCH : Professeur des universités - Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique industrielle - ENSEEIHT de Toulouse
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François FOREST : Professeur des universités - Laboratoire d’Électricité Signaux et Robotique - École Normale Supérieure de Cachan
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Thierry MEYNARD : Chargé de recherche au CNRS - Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique industrielle - ENSEEIHT de Toulouse
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Lire l’articleINTRODUCTION
La problématique de la génération alternative de tension à partir de structures fonctionnant en commutation a été abordée de façon générale (notion de réglage temporel et de réglage par niveau) dans l’article « Structures. Principes. Applications ». Dans cette partie « mise en œuvre », il convient d'apporter quelques précisions sur les différentes techniques de modulation utilisées dans la commande des onduleurs, sur leurs caractéristiques et sur les grandes lignes de leur mise en œuvre.
Rappelons que l'objectif principal de ces techniques, appliquées aux onduleurs, est de permettre l'obtention d'ondes de tension alternatives, d'amplitude et de fréquence fondamentale réglables, en éliminant ou en repoussant le plus loin possible les composantes harmoniques parasites résultant du découpage. Leur utilisation correspond, finalement, à un principe de filtrage actif via la commande, filtrage actif auquel sera associé, la plupart du temps, un filtrage passif dont nous aborderons la problématique dans le paragraphe suivant.
Quelle que soit la forme de l'onde alternative recherchée (le plus souvent sinusoïdale), l'établissement de la stratégie de commande devra, tout d'abord, prendre en compte deux contraintes de régime permanent qui sont, d'une part, la minimisation des composantes harmoniques parasites et, d'autre part, l'exploitation optimale de l'étage de puissance de l'onduleur (dimensionnement) pour générer les composantes harmoniques utiles.
L'autre aspect qui devra également être considéré est la façon dont ces techniques vont pouvoir s'insérer dans les boucles de contrôle et de régulation qui sont obligatoirement présentes dans toutes les applications des onduleurs. Il est donc important d'aborder la question de leur potentiel dynamique.
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Techniques de modulation (filtrage actif)3. Réalisation, commande et protection d’un bras d’onduleur
Comme nous l'avons vu dans le fascicule Onduleurs de tension- Structures. Principes. Applications, le maillon-clé de la structure d'un onduleur est la cellule de base constituée essentiellement de deux interrupteurs à trois segments, communément appelée « bras de pont ». La conception d'une telle cellule, préliminaire incontournable à la mise en œuvre d'un onduleur, nécessite la prise en compte de différents aspects sensibles dont les principaux sont :
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le choix des composants de puissances à semi-conducteurs ;
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la commande rapprochée et la protection de ces mêmes composants ;
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les interconnexions des éléments de cette cellule.
3.1 Composants de puissance
Les éléments centraux de la cellule sont évidemment les interrupteurs réalisés à partir de composants à semi-conducteurs. Compte tenu de la nature des composants existants, chacun des interrupteurs est réalisé par l'association d'un composant entièrement commandé et d'une diode antiparallèle. Dans l'état actuel de la technologie, les principaux composants utilisés dans les onduleurs sont les transistors MOSFET (Metal Oxyde Semi-conductor Field Effect Transistor), les transistors IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), les thyristors GTO (Gate Turn Off), par ordre croissant de puissance commutable. Les transistors bipolaires, longtemps présents dans ces structures, souvent dans des assemblages de type Darlington, ont été totalement supplantés par les IGBT qui sont maintenant largement majoritaires dans les différentes applications des onduleurs.
HAUT DE PAGE3.1.1 Spécificités et gammes d’emploi des composants à semi-conducteurs
Notre objectif n'est pas ici de décrire précisément l'architecture et le comportement physique intime de ces composants (le lecteur pourra se référer...
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Réalisation, commande et protection d’un bras d’onduleur
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ARNOULD (J.), MERLE (P.) - Dispositifs de l’électronique de puissance, - volumes 1 et 2, Éditions Hermes, 1992.
-
(2) - HOLTZ (J.) - Pulsewidth modulation for electronic power conversion, - Proceedings IEEE, 82(8), pp. 1194-1214, 1994.
-
(3) - SEIXAS (P.F.) - Commande numérique d’une machine synchrone autopilotée. Méthode algébrique de modulation de largeur d’impulsion. Algorithmes de contrôle et de régulation des courants. - Thèse de doctorat de l’INPT, Toulouse, 1988.
-
(4) - FOCH (H.), FOREST (F.), MEYNARD (T.) - Onduleurs de tension. Structures. Principes. Applications. - D 3 176, 1998.
-
(5) - LETURCQ (P.) - Composants semi-conducteurs de puissance : caractères propres. - D 3 100, 1999.
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(6) - LETURCQ (P.) - Physique des semi-conducteurs...
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