L’électronique de puissance - Bases, perspectives, guide de lecture

L’Électronique de Puissance est une discipline scientifique et technique – statut acquis depuis les années 1980-, discipline vaste de connaissances et de technologies.

La réussite d’un convertisseur de puissance, en tant que produit industriel, repose sur la maîtrise de nombreux phénomènes physiques, dans plusieurs domaines. Pour autant, il serait délicat d’avancer une définition précise des concepts, technologies et techniques que recouvre l’acronyme « électronique de puissance ». Cette discipline soutient la réalisation de fonctions essentielles au sein de systèmes, dont le grand public ne voit en fin de compte que la finalité. Chaque voyageur se doute qu’un TGV est muni de moteurs électriques ; il ne soupçonne pas la place de l’électronique de puissance dans ce « produit ». L’électronique de puissance alimente en énergie les fonctions d’un système « électronique », quel qu’il soit. L’image que le public a de la discipline « électronique de puissance » est à l’égale de l’importance de cette discipline dans un système : tout en discrétion.

À l’heure où le pétrole se raréfie et que la conscience écologique promeut des énergies propres, l’électronique de puissance est propulsée au premier plan. L’industrie de l’électronique de puissance est contrainte de produire plus de convertisseurs, avec des performances accrues et pour un coût de plus en plus réduit. Ces performances vont dans le sens d’un meilleur rendement et d’une puissance massique augmentée. Toujours la discrétion...

L’électronique de puissance s’apparente à l’électrotechnique, et renvoie à de grosses installations. Mais sans électronique de puissance en termes de techniques et de concepts, les produits nomades (ordinateurs, lecteurs...) n’auraient pas connus le développement que l’on sait. À toute petite échelle, l’électronique de puissance s’appelle la « gestion de l’énergie ». C’est finalement le but premier de tout convertisseur. C’est l’électronique qui s’est emparée des concepts de l’électronique de puissance, ou bien l’électronique de puissance, en tant que discipline, qui s’intéresse à des produits de toute petite puissance (moins du Watt) comme à ceux mettant en jeu des puissances colossales (plusieurs mégaWatt). Mise à part la technologie, l’alimentation d’un processeur (100 W) ou le convertisseur connecté à une génératrice d’éolienne (400 kW) partagent un très grand nombre d’aspects, et les ingénieurs qui les ont respectivement conçus, se sont battus avec les mêmes phénomènes physiques et ont tenté de trouver la meilleure réponse aux mêmes compromis (masse, rendement, refroidissement, fiabilité, susceptibilité électromagnétique...).

La rubrique « électronique de puissance » présente une discipline, vouée à la conversion de l’énergie, c’est-à-dire le moyen de fournir précisément à une charge l’énergie électrique dont elle a besoin, quant elle en a besoin, et ce à partir d’une ou plusieurs sources primaires d’énergie. La rubrique a l’ambition de consigner les connaissances nécessaires à la compréhension des phénomènes mis en jeux.

L’Électronique de Puissance évolue très vite, et par sauts technologiques. Aussi, le rôle de la rubrique est également d’offrir un exposé concis des applications technologiques les plus pertinentes pour tous les aspects d’un système de puissance. Enfin, les Techniques de l’Ingénieur ont la mission de faire évoluer l’édition de la rubrique pour refléter l’Électronique de Puissance de demain : la course à l’intégration pour les petites ou moyennes puissances, ou bien le prélèvement direct de l’énergie sur un réseau, pour les sources de très haute tension, par exemple.