Introduction à l’électronique de commutation

1. Introduction à l’électronique de commutation

2. 1 Principe • 2 Classification des convertisseurs • Trois échelles de temps • Les « Entrée/Sorties • Règles d’interconnexion • Les « Interrupteurs » • Bobine et Condensateur Electronique de commutation

3. Principe de l’électronique de commutation • Le but est de convertir des ondes électriques, DC et/ou AC et de régler les transferts d’énergie • On recherche un rendement proche de 100% donc pas d’éléments qui dissipent, que des interrupteurs, des bobines et des condensateurs • Vu les fréquences d’utilisation seul des interrupteurs statiques en semi conducteurs peuvent être utilisés • Les composants électroniques fonctionnent en tout ou rien

4. Source AC 1 Source AC 2 Source DC 1 U AC2, f2 U AC1, f1 U 1 Source DC 2 U 2 Classification des convertisseurs Redresseur Onduleur non autonome gradateur . Hacheurs Convertisseur indirect de fréquence Alimentation à découpage Onduleur

5. Trois échelles de temps • La vue normale: Echelle d’une période, de la microseconde à la milliseconde suivant le dispositif • La vue macroscopique: Echelle d’un grand nombre de périodes, du dixième de seconde à la seconde. On prend les valeurs moyennes • La vue microscopique:Echelle des commutations des composants, de la nanoseconde à la microseconde.

6. Trois échelles de temps t 0 100 µs • La vue normale: Echelle d’une période, de la microseconde à la milliseconde suivant le dispositif

7. Trois échelles de temps t 0 100 ms • La vue macroscopique: Echelle d’un grand nombre de périodes, du dixième de seconde à la seconde. On prend les valeurs moyennes

8. Trois échelles de temps t t 0 0 µs 10 ns • La vue microscopique:Echelle des commutations des composants, de la nanoseconde à la microseconde.

9. Les « Entrée/Sorties » On les caractérise par : • Leur comportement « moyen » à long terme S • Leur comportement « instantané » à court terme d • Leur réversibilité R Réversibilité statique R S d dynamique

10. Les « Entrée/Sorties » Par exemple pour une batterie d’accumulateurs: • C’est une source de tension parfaite • qui ne supporte pas de discontinuité de tension • Qui est réversible en courant Réversible en courant Source de Tension parfaite i E Pas de discontinuité de tension v

11. Les « Entrée/Sorties » Par exemple pour un moteur à courant continu • C’est une source de tension imparfaite • qui ne supporte pas de discontinuité de courant • Qui est réversible en courant et en tension Réversible en tension et en courant Source de Tension imparfaite vi U Pas de discontinuité de courant i

12. Règles d’interconnexion On peut à tout moment et en permanence: • Ouvrir une source de type EV • Court-circuiter une source de type II • Relier entre elles deux sources de natures statiques et dynamiques différentes

13. Règles d’interconnexion On peut pendant quelques instants: • Ouvrir une source de type IV • Court-circuiter une source de type EI • Relier entre elles deux sources de même natures statiques et de natures dynamiques différentes S1i àS2V

14. Règles d’interconnexion On ne peut à aucun moment • Ouvrir une source de type Si • Court-circuiter une source de type Sv • Relier entre elles deux sources de même natures dynamiques S1i àS2i ou S1V àS2V

15. Les interrupteurs • Il faut distinguer la « fonction interrupteur » de la réalisation pratique de celui-ci. • La caractérisation se fait par le degré de réversibilité en courant et en tension ainsi que par sa «commandabilité». Unidirectionnels en courant Non commandé Commandé à la fermeture et à l’ouverture Commandé à la fermeture Commandé à l’ouverture

16. i i v c o v v i Commandé à l’ouverture Non Commandé i i c f v v Commandé à la fermeture et à l’ouverture Commandé à la fermeture Les interrupteurs

17. c f Les interrupteurs Quelques réalisations pratiques: La diode Le transistor bipolaire Le thyristor L’IGBT

18. La bobine • Elle stocke l’énergie sous forme de champ magnétique • Le courant qui la traverse ne peut pas évoluer brusquement, il faut un temps de charge. • La loi d’Ohm réciproque s’écrit • Quand on la charge par une tension constant la courant s’écrit: • La valeur moyenne de la tension à ses bornes, en régime périodique est toujours nulle

19. Le Condensateur • Il stocke l’énergie sous forme de champ électrique • La tension à ses bornes ne peut pas évoluer brusquement, il faut un temps de charge. • La loi d’Ohm réciproque s’écrit • Quand on le charge par un courant constant la tension s’écrit: • La valeur moyenne du courant qui le traverse, en régime périodique est toujours nulle