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Électronique de puissance cours et exercices corrigés pdf

Electronique de puissance – cours – TD et Exercices corrigés L'électronique de puissance est une branche de l'électronique qui a pour objet la conversion

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249 Elèctronique conversions et exercices corrigés. D.meir. ??. 5677/07. 1. 250 Electronique de puissance et électronique (2). P-Costa V-Boitier.

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Efficacité énergétique

(en puissance) et sur cycle (en énergie). Exercices (avec corrigés) : ... Statiques à découpage : convertisseurs électroniques de puissance.

Énergie électrique

272 pages. Dunod 2011. DU MÊME AUTEUR. Électronique de puissance. Cours

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EXERCICES CORRIGES 1RE ANNEE. ELECTRONIQUE DE PUISSANCE ET. PASCAL COSTA. 621.3/101/01. 04. ELECTROTECHNIQUE 2. : NOUVEAUX. PROBLEMES CORRIGE S. Page 1

1B. Multon ENS Rennes

Introduction, contexte

Modulation de largeur d'impulsion et structures de conversion à découpage

Pertes et échauffements

Semi-conducteurs de puissance modernes

Association machine - convertisseur

Electronique de puissance

Magistère Mécatronique (M1)

UE Systèmes d'entraînements Electriques

2015-2016

Bernard MULTON

Département de Mécatronique - Ecole Normale Supérieure de Rennes

2B. Multon ENS Rennes

Introduction, contexte

Modulation de largeur d'impulsion et

structures de conversion à découpage

Pertes et échauffements

Semi-conducteurs de puissance modernes

Association machine - convertisseur

3B. Multon ENS Rennes

Objectifs et principes du découpage

Permettre des conversions électriques avec des rendements élevés : - les rendements peuvent fondamentalement tendre vers 100%, - c'est une question de dimensionnement et de compromis technico-économique

A partir d'une source de tension (ex. DC-DC) :

U dc

Tension

hachée

Filtre

(inductif)

Actionneur,

éclairage,

process divers...

4B. Multon ENS Rennes

Principe de la modulation de largeur d'impulsion (MLI) (découpage)

Tension

hachée

T (Période de découpage)

.T U dc est le rapport cycliquede conduction

C'est le paramètre fondamental de modulation

On réglage est obtenu par action sur le temps de conduction d'un interrupteur K : Cela permet de faire varier la valeur moyenne de la tension: et donc de contrôler la valeur moyenne du flux d'énergie (de la puissance)

Signal logique de commande : C

0 = ouvert, 1 = fermé

K Le découpage permet intrinsèquement d'obtenir de hauts rendements dc U.v dc U.v

5B. Multon ENS Rennes

Principe du filtrage (un stockage d'énergie

à l'échelle de la période de découpage)

Tension

hachée

T (Période de découpage)

.T U dc Pour récupérer la valeur moyenne, il faut filtrer, c'est-à-dire stocker et déstocker 2

LCp11)p(F

Filtre du deuxième ordre

L v 0 dc U.v

Inductances :

Condensateurs :

2ccc v.C21Eetdtdv.Ci 2LLL i.L21Eetdtdi.Lv

Équations duales

i L

6B. Multon ENS Rennes

Domaines d'application de la conversion statique,

dans le plan puissance - fréquence de commutation (ou découpage)

Source : Powerex

7B. Multon ENS Rennes

Technologies de semi-conducteurs modernes

MOS de puissance:

IGBT: (Insulated Gate Bipolar Transistor)

Thyristors GTO et GCT:

(Gate Turn Off, Gate Controlled Thyristors)

250 V- 600 A

1700 V -2,4 kA

3300 V - 1,2 kA

6500 V- 600 A

Bien adaptés aux moyennes et hautes tensions (de 200 V à 5 kV) Offre très étendue, possibilités de compromis chute de tension/rapidité

3 à6kV-1 à5kA

Bien adaptés aux très hautes tensions et très fortes puissances (meilleur refroidissement avec boitiers press-pack, fiabilité) mais la concurrence de l'IGBTest de plus en plus forte

44 kVA/cm²)

(180 A) (2,4 kVA/cm²)

Ex. Powerex 6 kV - 2 kA moyens

et 6 kA commutables (130 kVA/cm²)

MOSFET de puissance: 30 V -200 A

75 V -300 A

1200 V- 100 A (SiC)

Les mieux adaptés aux basses tensions

8B. Multon ENS Rennes

Evolution de la tension et du courant " commutable »

Source : Tschirley, PESC 2008

36 MVA

(GTO)

18 MVA

(IGCT)

9B. Multon ENS Rennes

Taille des " puces » de puissance au silicium

Source : ABB review 4-2006

Avec du silicium :

100 m/kV

3 à 5 mm²/A

(ou 0, 2 à 0,3 A/mm²) .mm² pour 30 V : 0,1 mm²/A (ou 10 A/mm² )

Epaisseur (m)

Source : ABB

10B. Multon ENS Rennes

Importance des matériaux

Tenue en tension:

à l'état bloqué, dans tous les interrupteurs SC, on trouve une jonction PN en inverse coupe d'un barreau

PN idéal

(proportions abérantes) 2 1 x x R dx.EV x 1

Champ électrique

v Q dxdE où Q v est la charge volumique : N A .e (côté P+) et -N d .e (côté N-) x 2 où V R est la tension inverse appliquée e.N.2E.V D2 cRM où E C est le champ de claquage (en V/m) N A .e >> N d .e, donc x 1 << x 2 L'épaisseur de puce w doit être supérieure ou égale à x 2 pour V RM

à E

C = C te )xx.(E21V 21cRM
2cRM x.E21V H e.N xE D 2C

Pratiquement, on réalise des

jonctions PIN (P+/N-/N+), alors : et e.NE.V D2 cRM cRM2 EV.2x cRM2 EVx E max < E c P+

Champ électrique

N+

11B. Multon ENS Rennes

Importance des matériaux

Limite en densité de courant:

quotesdbs_dbs1.pdfusesText_1

[PDF] Electronique de puissance 1 mai 2016 Electronique de

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Introduction, contexte

Pertes et échauffements

Semi-conducteurs de puissance modernes

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Introduction, contexte

Modulation de largeur d'impulsion et

Pertes et échauffements

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Association machine - convertisseur

3B. Multon ENS Rennes

Objectifs et principes du découpage

A partir d'une source de tension (ex. DC-DC) :

Tension

Filtre

Actionneur,

éclairage,

4B. Multon ENS Rennes

Tension

T (Période de découpage)

C'est le paramètre fondamental de modulation

Signal logique de commande : C

0 = ouvert, 1 = fermé

5B. Multon ENS Rennes

Principe du filtrage (un stockage d'énergie

Tension

T (Période de découpage)

LCp11)p(F

Filtre du deuxième ordre

Inductances :

Condensateurs :

Équations duales

6B. Multon ENS Rennes

Domaines d'application de la conversion statique,

Source : Powerex

7B. Multon ENS Rennes

Technologies de semi-conducteurs modernes

MOS de puissance:

Thyristors GTO et GCT:

250 V- 600 A

1700 V -2,4 kA

3300 V - 1,2 kA

6500 V- 600 A

3 à6kV-1 à5kA

44 kVA/cm²)

Ex. Powerex 6 kV - 2 kA moyens

MOSFET de puissance: 30 V -200 A

75 V -300 A

1200 V- 100 A (SiC)

Les mieux adaptés aux basses tensions

8B. Multon ENS Rennes

Source : Tschirley, PESC 2008

36 MVA

18 MVA

9B. Multon ENS Rennes

Taille des " puces » de puissance au silicium

Source : ABB review 4-2006

Avec du silicium :

100 m/kV

3 à 5 mm²/A

Epaisseur (m)

Source : ABB

10B. Multon ENS Rennes

Importance des matériaux

Tenue en tension:

PN idéal

Champ électrique

à E

Pratiquement, on réalise des

Champ électrique

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Importance des matériaux

Limite en densité de courant: