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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Conclusion2. Théorie générale du découpage
Nous avons montré 1.1 qu’un convertisseur à découpage se caractérise par son rendement supérieur à celui de son homologue proportionnel. Si ses interrupteurs étaient parfaits, ses pertes seraient même nulles et sa puissance fournie égale à celle appelée en entrée. Nous allons introduire l’étude des convertisseurs par quelques éléments de la théorie générale du découpage, qui permettront d’asseoir les bases nécessaires à la compréhension des structures réelles. Nous utiliserons le concept de sources idéales, associées à un réseau d’interrupteurs. Nous examinerons, dans l’ordre, la cellule élémentaire de commutation, qui engendre toutes les autres, puis les structures réelles, avec leurs protections.
2.1 Modélisation des convertisseurs par des sources idéales
Nous avons vu 1.1 qu’un convertisseur de puissance quelconque, pouvait être considéré comme une association de clapets ; cela conduit au réseau d’interrupteurs idéaux de la figure 6. Ils mettent en relation périodique un ensemble de sources permanentes (de potentiel) et transitoires (capacités et inductances). Les récepteurs d’énergie sont soit des résistances, soit des forces électromotrices (moteurs électriques).
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Nous savons que les vraies sources de courant, génératrices d’énergie, n’existent pas dans la nature. Mais les inductances...
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