Interrupteurs électroniques en traction électrique
Apport de l'électronique de puissance pour la traction électrique

2.1 Thyristor : premier semi-conducteur contrôlé

La diode apparue durant les années 1960 ne faisait que redresser le courant sans possibilité de contrôle. Avec le thyristor, l'instant de mise en conduction du composant devient possible par la gâchette. L'injection d'une impulsion de courant de quelques ampères suffit. Une fois allumé, le thyristor ne s'éteindra qu'au passage à zéro du courant ou si on le force à passer à zéro. C'est la raison pour laquelle les premières utilisations se feront dans les redresseurs de courant alternatif. Dans ce cas, la commutation du thyristor lors du passage à zéro du courant est dite « naturelle ». Les premiers composants seront appelés « thyristors lents » en rapport avec leur temps de recouvrement tq pour retrouver leur pouvoir bloquant de plusieurs centaines de microsecondes, typiquement de 200 à 300 μs (figure 6).

En 1971, la locomotive monophasée BB15000 de la SNCF marque l'entrée de l'électronique de puissance. On peut dire qu'elle fait office de pionnière en la matière, munie de deux moteurs de traction à courant continu de 2 200 kW chacun. Le contrôle de chaque moteur est réalisé par deux ponts redresseurs en série, l'un mixte, thyristors-diodes, l'autre complet, tous thyristors, ce qui permet en plus la récupération d'énergie en freinage.

Quelques années plus tard, les thyristors dits « rapides » (figure 7) à temps de recouvrement tq de quelques dizaines de microsecondes (25 à 50 μs), vont permettre la réalisation des hacheurs de courant sous tension continue, le maillon manquant. Ces hacheurs sont en quelque sorte des transformateurs DC/DC à rapport continûment variable. Les schémas de commutation des thyristors seront encore relativement compliqués. Il y en aura beaucoup, chaque constructeur s'évertuant à avoir le sien. Ce n'est certainement pas encore la standardisation des schémas mais le thyristor rapide ouvre la porte aux engins de forte puissance sous 1 500 V : la BB7200 en 1976, homologue de la BB15000. Les rhéostats de démarrage si encombrants sont mis au rebut, on va maintenant savoir faire des engins multitensions AC-DC tout silicium,...