Article

1 - OBJECTIFS

2 - COMMUTATION DANS LA CELLULE. CAUSALITÉ

3 - SYNTHÈSE FONCTIONNELLE DES INTERRUPTEURS DANS LA CELLULE DE COMMUTATION

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : D3076 v1

Synthèse fonctionnelle des interrupteurs dans la cellule de commutation

Auteur(s) : Henri FOCH, Michel METZ, Thierry MEYNARD, Hubert PIQUET, Frédéric RICHARDEAU

Relu et validé le 17 avr. 2015

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RÉSUMÉ

Cet article sur la commutation expose une démarche systématique orientée vers la synthèse des interrupteurs d'une cellule de commutation utilisée pour effectuer un transfert d'énergie contrôlé entre deux sources d'énergie complémentaires. Sont présentés en introduction les notions de base de la commutation, notions nécessaires pour mettre en œuvre une cellule de commutation « commandée », tout en respectant les relations fondamentales de causalité entre les interrupteurs. Il s’attarde ensuite sur la synthèse fonctionnelle des interrupteurs de la cellule. Au final, l’ensemble des mécanismes de commutation de la cellule est établi et caractérisé qualitativement.

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ABSTRACT

This article on commutation sets out a systematic approach oriented towards the synthesis of switches in a switching cell used to perform a controlled transfer of energy between two complementary energy sources. An introduction to the basic notions of commutation, the notions necessary for implementing a "controlled" switching cell while complying with the fundamental causality (the relationship between causes and effects) between the switches is presented. It will then focus on the functional synthesis of the cell's switches. Ultimately all the cell’s switching mechanisms are determined and characterized qualitatively.

Auteur(s)

  • Henri FOCH : Ancien Professeur de l'Institut National Polytechnique de Toulouse, Laboratoire d'Électrotechnique et d'Électronique Industrielle (LEEI)

  • Michel METZ : Professeur Émérite de l'Institut National Polytechnique de Toulouse, LEEI

  • Thierry MEYNARD : Directeur de Recherche au CNRS, LEEI

  • Hubert PIQUET : Professeur de l'Institut National Polytechnique de Toulouse, LEEI

  • Frédéric RICHARDEAU : Chargé de Recherche au CNRS, LEEI - avec la collaboration de , Maître de Conférences de l'INPT, LEEI, , Professeur de l'INPT, LEEI, , Maître de Conférences de l'IUFM Toulouse, LEEI, , Maître de Conférences de l'INPT, LEEI et , Chargé de Recherches au CNRS -

INTRODUCTION

Ce dossier fait suite au dossier [D 3 075] qui présente les objectifs de l'électronique de puissance, les notions de dipôle passif, actif et de source, ainsi que les règles de connexion des sources et la notion de cellule de commutation.

Dans ce dossier sur la commutation, nous proposons une démarche systématique orientée vers la synthèse des interrupteurs d'une cellule de commutation utilisée pour effectuer un transfert d'énergie contrôlé entre deux sources d'énergie complémentaires. Nous étudions les liens entre caractéristiques statiques des interrupteurs et réversibilités intrinsèques des sources, d'une part, et entre caractéristiques dynamiques et gestion des échanges d'énergie, d'autre part.

Nous montrons d'abord, au paragraphe 1, que l'obligation d'une commutation « rapide » des interrupteurs de la cellule (quelques dizaines de nanosecondes à quelques microsecondes selon les structures d'interrupteurs électroniques) rend extrêmement délicate voire dangereuse toute tentative de commutation complémentaire de leur résistivité. En effet, de par la dispersion inévitable des retards dans la commande et au niveau des interrupteurs eux-mêmes (retards intrinsèques et seuils), la conduction ou le blocage simultanés même fugitif des deux interrupteurs est susceptible de provoquer une surintensité ou une surtension inacceptable. Le paragraphe 1 traite ainsi des principes fondamentaux de la commutation qu'il convient de connaître pour mettre en œuvre une cellule de commutation « commandée » en respectant les relations fondamentales de causalité entre les interrupteurs. Sur la base de ces principes, le paragraphe 2 présente la synthèse fonctionnelle des interrupteurs de la cellule. Cette synthèse prendra en compte toutes les configurations de réversibilité électrique des sources raccordées et des modes de commande. Au terme des paragraphes  et , l'ensemble des mécanismes de commutation de la cellule seront établis et caractérisés sur le plan qualitatif.

Il restera alors à voir comment gérer les contraintes résultant de la commutation, ce qui sera l'objet du dossier [D 3 077]. Y seront décrits les moyens mis en œuvre pour les interrupteurs actifs lors de cette commutation qui seront éventuellement fort différents de ceux requis par ceux qui ne font que subir cette commutation mais s'avèrent finalement les plus contraints. On montrera enfin qu'à l'exception des hacheurs non réversibles, ce problème se rencontre pratiquement dans tous les convertisseurs et notamment dans les onduleurs qui sont au cœur de ce dossier.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d3076


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