Conclusion
Apport de l'électronique de puissance pour la traction électrique

L'électronique de puissance, apparue au début des années 1970, a permis de concrétiser des solutions déjà envisagées par les ingénieurs du domaine ferroviaire du siècle précédent comme les machines triphasées sans collecteur ou l'alimentation à fréquence industrielle pour n'en citer que deux. Si on devait caractériser de façon synthétique l'électronique de puissance, on dirait qu'elle est le vecteur indispensable pour mettre en relation toutes les formes d'énergie électrique, cela de façon continue, bidirectionnelle et avec un excellent rendement. À chaque fois qu'il a été possible de remplacer des composants électrotechniques à base de matériau ferromagnétique et de cuivre par des composants « intelligents » en silicium, le gain en souplesse de contrôle, en énergie consommée et en compacité/légèreté a été en faveur de l'électronique de puissance.

Pour le moment, l'évolution des semi-conducteurs semble marquer le pas avec l'IGBT. Cependant, on annonce déjà l'après silicium avec l'émergence d'un nouveau matériau prometteur : le carbure de silicium (SiC). Le silicium est toujours limité à 125 ^oC voire 150 ^oC de température jonction ; le SiC affiche des possibilités thermiques inégalées de plusieurs centaines de degré. La limite en tension des IGBT est presque atteinte avec les composants 6 500 V ; là encore le SiC fait entrevoir des tenues en tension de 10 à 15 kV voire plus.

Il va encore falloir attendre mais la tendance est inéluctable. La structure des convertisseurs va s'en trouver bouleversée ; le transformateur de traction par exemple, lourd et volumineux, est certainement le prochain composant qui pourrait changer radicalement. Le transformateur à bord des engins de traction n'est pas une fin en soi ; il est là principalement pour abaisser la tension d'entrée et s'adapter aux possibilités des semi-conducteurs. Quand les interrupteurs du futur pourront supporter plusieurs dizaines de kV, ils donneront accès aux convertisseurs directement connectés à la caténaire, on n'en est pas si loin.

Des expérimentations dans ce sens ont déjà eu lieu en 2003. Une entre autres mettait en jeu un transformateur moyenne fréquence à 5 000 Hz alimenté par 8 convertisseurs en série directement connectés sur le réseau 15 kV-16,7 Hz. Techniquement, ce fut un succès, seul l'aspect économique...