Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
La cellule de commutation est un organe de contrôle des transferts d’énergie, qui ne permet que l’interconnexion de dipôles assimilables à de sources de nature complémentaires. Afin de couvrir un ensemble plus large de cahiers des charges de conversion d'énergie électrique, sont étudiées les possibilités qu'offrent les associations de cellules de commutation. Les propriétés fonctionnelles, en particulier dans le domaine du réglage et dans celui de l'obtention de propriétés de réversibilité s’en trouvent élargies. Sont traitées des règles d'associations de cellules de commutation et le mécanisme par lequel des associations héritent des propriétés des cellules est présenté. Cependant, l’amélioration des performances en augmentant la puissance contrôlée ne peut se conduire que sous certaines précautions.
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Cell-switching is an energy transfer supervisory body, which allows the interconnection of dipoles assimilable to sources of a complementary nature. To cover a broader set of specifications concerning the conversion of electrical energy, the potential associations of switching cells are discussed. The functional properties, particularly in the field of control and that of obtaining reversibility properties, are thereby broadened. The association rules of switching cells are discussed and the mechanism by which associations inherit the properties of the cells is presented. However, improving performance by increasing the controlled power can only be achieved by undertaking certain precautions.
Auteur(s)
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Henri FOCH : Ancien professeur de l'Institut national polytechnique de Toulouse
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Philippe LADOUX : Professeur de l'Institut national polytechnique de Toulouse, Laboratoire plasma et conversion d'énergie (LAPLACE)
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Hubert PIQUET : Professeur de l'Institut national polytechnique de Toulouse, Laboratoire plasma et conversion d'énergie (LAPLACE)
INTRODUCTION
Les dossiers [D 3 075] « Des dipôles à la cellule de commutation », [D 3 076] « Synthèse fonctionnelle des interrupteurs dans la cellule de commutation » et [D 3 077] « De la gestion des contraintes de commutation à la commutation douce » sont consacrés à l'introduction de la notion de cellule de commutation, à la synthèse de cet organe de contrôle des transferts d'énergie et à l'analyse de son fonctionnement sous l'angle des mécanismes de commutation.
Toujours dans le contexte de la conception et pour satisfaire, à partir de la notion de cellule (qui ne permet que l'interconnexion de dipôles assimilables à des sources de natures complémentaires), un ensemble plus large de cahiers des charges de conversion d'énergie électrique, nous considérons dans ce dossier [D 3 168] les possibilités qu'offrent les associations de cellules de commutation. Les associations de convertisseurs font l'objet du dossier [D 3 178].
À partir des relations fondamentales d'une cellule. Les propriétés fonctionnelles, en particulier dans le domaine du réglage (gestion des échanges de puissance et contrôle des formes d'onde) et dans celui de l'obtention de propriétés de réversibilité, concernant aussi bien les grandeurs électriques que les échanges de puissance sont élargies.
Dans des domaines où les gains sont d'ordre quantitatif, améliorer les performances en augmentant la puissance contrôlée et en obtenant des gammes de tension et/ou de courant contrôlables nécessite bien sûr certaines précautions.
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3. Associations de cellules et propriétés de réversibilité
Nous revenons dans le premier paragraphe de cette partie sur différents aspects de la notion de réversibilité, en nous intéressant aux contraintes imposées aux sources interconnectées (ces sources peuvent, elles-mêmes, être créées à l'aide de cellules). Nous abordons ensuite, dans le second paragraphe, les éléments fondamentaux de la réversibilité en puissance d'une chaîne de conversion associant en cascade cellules ou convertisseurs.
3.1 Réversibilités intrinsèques et structurelles
3.1.1 Réversibilités intrinsèques
La notion de réversibilité intrinsèque, concernant les cellules de commutation a été introduite dans le chapitre « Synthèse fonctionnelle des interrupteurs dans la cellule de commutation » (cf. [D 3 076]). Les caractéristiques statiques des interrupteurs de la cellule (et le nombre de segments qui les constituent, sur chaque axe) sont en effet définies à partir des propriétés de réversibilité intrinsèques des sources interconnectées (réversibilité en tension de la source de tension ou bien réversibilité en courant de la source de courant). Rappelons que :
-
la réversibilité en tension de la source de tension V définit le nombre de segments en tension des interrupteurs de la cellule ;
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la réversibilité en courant de la source de courant J définit le nombre de segments en courant des interrupteurs de la cellule ;
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la réversibilité de l'une des sources implique des caractéristiques à trois segments identiques pour les interrupteurs d'une cellule.
Pour examiner, du point de vue des sources, les conséquences de cette interconnexion à travers la cellule,...
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Associations de cellules et propriétés de réversibilité
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PIQUET (H.), FOCH (H.), BERNOT (F.) - Conception des systèmes de conversion de l'énergie électrique à l'aide d'éléments caractérisés. - Revue Internationale de Génie Électrique (IREE), vol. 4, no/réf. 3 (2001).
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(3) - BAUMANN (C.) - Architecture et gestion d'un réseau continu maillé haute-tension pour l'aéronautique. - Doctorat de l'Institut National Polytechnique de Toulouse, 20 mars 2009. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00001142/
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(4) - FOREST (F.), HUSELSTEIN (J.J.), RICHARDEAU (F.), TURPIN (C.) - La méthode d'opposition : une vieille dame rajeunie par les besoins de caractérisation et d'étude des convertisseurs statiques. - La revue 3Ei no 31, p. 33-40, déc. 2002.
-
(5) - ALVAREZ E HIDALGO (S.) - Characterisation of 3.3 kV...
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