Choix des commutateurs de puissance

          La réalisation d'un circuit de l'électronique de puissance consiste à un choix préalable des interrupteurs de puissance, pouvant supporter la commutation forcée et rapide, et la réversibilité du courant et de la tension, ce choix conduit à étudier plusieurs types de composants électronique, qui peuvent être utilisés dans le cas qui nous intéresse.

            En outre, les interrupteurs considérés devront être commandés à l'ouverture et à la fermeture de manière à pouvoir assurer la commutation forcée, c'est-à-dire des interrupteurs bicommandables.

Le choix des interrupteurs désirés dans notre cas est basé sur les conditions suivantes [5] :

-          L'interrupteur doit avoir une tenue en tension symétrique.

-          Il doit être bidirectionnel en courant.

-          Il doit être commandable à l'ouverture et à la fermeture par une électrode spécifique.

1-Propriétés générales des commutateurs de puissance

L'extinction des commutateurs à commande maintenue se réalise dès que la commande est supprimée.

L'extinction des commutateurs à commande par impulsions, se fait par :

ü  une autre impulsion (par ex. impulsion < 0 sur les thyristors GTO).

ü  blocage par extinction du courant commandé ou commutation naturelle (ex. en AC)

ü   blocage par inversion forcée du courant commandé à l'aide d'un circuit auxiliaire ou commutation forcée (ex. : thyristors en DC).

En plus de ça, on a les caractéristiques des certains composants les plus utilisés en électronique de puissance [3] :

1-      Le triac fonctionne en quatre quadrants, mais il autorise seulement la commande à la fermeture, il est à extinction naturelle.

2-       Le thyristor a les mêmes caractéristiques au niveau de la commande, par contre il est bidirectionnel en tension et unidirectionnel en courant.

3-      Le thyristor GTO est bidirectionnel en tension  seulement.

4-      Le transistor bipolaire n'est pas bidirectionnel en tension et en courant.

5-      Le transistor bipolaire à grille isolée IGBT possède les mêmes caractéristiques que le transistor bipolaire.

6-      Le transistor à effet de champ de puissance MOSFET par sa diode interne est bidirectionnel en courant, et supporte la commutation de grande vitesse à haut courant.

1.a  Temps de commutation

1.b  Commutateur idéalisé

Pour un commutateur idéalisé :

ü  Fréquence de commutation illimitée

ü  Pertes Joule négligées et rendement h º 100%

1.c  Commutation sur charge inductive

          A l'ouverture d'un circuit inductif d'inductance L se produit une surtension Ldi/dt d'autant plus importante que la coupure du courant est rapide. Cette surtension peut entraîner un défaut de fonctionnement du commutateur, voire sa destruction.

          Pour éviter cela, il faut assurer le décharge du circuit inductif (à l'ouverture) en plaçant en parallèle sur celui-ci un circuit dit "circuit de récupération" (ex: cas d'un hacheur DC "diode de roue libre").

Exemples : commande de moteurs, de relais, de contacteurs,...

1.d  Génération de courants harmoniques par commutation

          Tout système de commutation modifie la forme des signaux fournis par le réseau de distribution, normalement purement sinusoïdaux. Le signal découpé, non sinusoïdal, contient donc des harmoniques, dont il convient de tenir compte :

ü  Au niveau du réseau de distribution, parcouru par des courants non sinusoïdaux.

ü  Au niveau de l'équipement, alimenté par des tensions et/ou des courants non sinusoïdaux.

          A partir des caractéristiques détaillées auparavant, il y a deux transistors répondant à quelques conditions exigées, qui sont le transistor bipolaire et le transistor MOSFET, pour choisir le meilleur des deux, il faut faire une comparaison entre eux.