Présentation
Auteur(s)
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François BERNOT : Ingénieur de l’École Supérieure d’Électricité - Docteur en sciences pour l’ingénieur - Professeur des universités à l’école d’Ingénieurs de Tours
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Lire l’articleINTRODUCTION
Il faut comprendre les notions présentées dans cette introduction générale comme un guide de conception, auquel il faudra se référer régulièrement dans le traitement de tout projet. Il synthétise l’essentiel des règles usuelles, qui seront présentées dans cette rubrique « électronique de puissance », et, surtout, il permet de distinguer l’accessoire de l’essentiel. Le lecteur expérimenté y trouvera, par conséquent, le recul qu’il attend, tandis que le débutant devra s’y référer régulièrement, pour prendre de la hauteur par rapport aux notions qu’il apprend.
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La rubrique « électronique de puissance » est composée de deux parties distinctes.
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La première partie présente les éléments nécessaires à la compréhension des grandes fonctions de l’électronique de puissance. Elle n’a pas vocation d’être exhaustive, mais plutôt de répondre concrètement aux questions que se pose un utilisateur ou un concepteur, à partir d’un problème réel. Un article complet est réservé aux composants semi-conducteurs électroniques de puissance, dont les performances sont souvent décisives dans les choix structurels. Un autre article est consacré aux perspectives d’avenir dans le domaine, sous un aspect essentiellement scientifique.
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La deuxième partie détaille une succession d’applications concrètes, qui reflètent l’essentiel des problèmes rencontrés aujourd’hui. Elle s’appuie sur les éléments de cours précédents, pour aller plus loin dans l’analyse (sécurités, asservissements...). Elle détaillera souvent le fonctionnement des charges alimentées (voiture, batterie...), afin de bien saisir les raisons des choix techno-logiques.
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Cet article introductif est composé de deux paragraphes.
Le premier introduit la thématique de la conversion de puissance à découpage, en s’appuyant sur une analogie hydraulique. Puis, il pose le problème sous son angle général, en présentant les diagrammes de flux d’énergie et en dressant un inventaire des structures de conversion de puissance.
Le deuxième présente la théorie générale du découpage, avec les cellules de commutation. Puis, il dresse l’inventaire des montages existants, en abordant leur protection.
le lecteur pourra se reporter aux références bibliographiques [1] à [11].
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- Version courante de janv. 2020 par Bruno ALLARD
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Principes généraux de la conversion de puissance à découpage3. Conclusion
L’électronique de puissance évolue en permanence. Les choix d’aujourd’hui ne seront pas forcément ceux de demain, mais ils en seront le ferment. L’évolution est heureusement plus lente que celle de l’informatique, et il faut compter une décennie pour voir émerger une nouvelle génération de concepts et de convertisseurs.
La prochaine évolution sera celle des interrupteurs intelligents ; elle est déjà en cours. Les nouvelles techniques, comme le carbure de silicium qui supporte une température de jonction de 600 ˚C, vont déboucher sur le concept de l’électronique dite « normally-on » (composant passant à l’état de repos, cas du carbure de silicium). Les interrupteurs y seront passants à l’état de repos; ils accepteront des densités de courant beaucoup plus grandes qu’aujourd’hui. Il faudra alors les doter d’une commande rapprochée intelligente, qui les ouvrira automatiquement, à la façon d’un disjoncteur. La nature même des cartes de commande sera alors bouleversé, car ces composants pourront remplir spontanément des fonctions évoluées, comme, par exemple, le contrôle du flux dans une machine alternative. Il en résultera alors une simplification considérable, non pas des cellules de puissances, mais des auxiliaires (protections, cartes de commande, filtres...). Cette tendance sera accélérée par la réduction de la taille de la partie « puissance » du circuit, conséquente à l’augmentation des températures de jonction. Il deviendra alors anachronique de voir un ensemble de contrôle/commande volumineux, alors que la partie « puissance » sera fortement compactée.
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