INTRODUCTION
Les avancées technologiques récentes ont permis le développement continu des semiconducteurs de puissance moyenne tension, entièrement commandés, à base de silicium. Leur évolution en termes de calibres en courant et en tension reste cependant limitée à l’heure actuelle notamment à cause des limites physiques de ce matériau, malgré les nouvelles structures de composants considérées (SPT, Trench, etc.).
Les besoins actuels en termes de puissance ne cessent de croître et la limitation technologique des composants a légitimé le développement de topologies de conversion d’énergie reposant sur l’association en série de structures élémentaires. Elles sont de plus en plus répandues, car elles présentent l’avantage d’utiliser des semi-conducteurs commandés de calibre plus faible en tension avec des fréquences de commutation plus élevées.
Les structures de conversion d’énergie multiniveaux connaissent un essor dans le domaine des applications moyenne tension/forte puissance, car elles possèdent de meilleures performances que les topologies classiques et permettent l’utilisation de composants moyenne tension pour des niveaux de tension toujours plus élevés. Elles sont néanmoins composées d’un plus grand nombre de semi-conducteurs, apparaissant ainsi comme inappropriées aux applications basse tension/forte puissance.
Intérêt des convertisseurs statiques multiniveaux
Un convertisseur statique est dit « multiniveaux » lorsqu’il génère une tension découpée de sortie composée d’au moins trois niveaux. Ce type de convertisseur présente essentiellement deux avantages. D’une part les structures multiniveaux permettent de limiter les contraintes en tension subies par les interrupteurs de puissance : chaque composant, lorsqu’il est à l’état bloqué, supporte une fraction d’autant plus faible de la pleine tension de bus continu que le nombre de niveaux est élevé. D’autre part, la tension de sortie délivrée par les convertisseurs multiniveaux présente d’intéressantes qualités spectrales. Le fait de multiplier le nombre de niveaux intermédiaires permet de réduire l’amplitude de chaque front montant ou descendant de la tension de sortie. L’amplitude des raies harmoniques est par conséquent d’autant moins élevée. Dans le cas plus précis d’un fonctionnement en modulation de largeur d’impulsion, le recours à un convertisseur multiniveaux associé à une commande judicieuse des composants de puissance permet en outre de supprimer certaines familles de raies harmoniques.
Les avancées technologiques récentes ont permis le développement continu des semiconducteurs de puissance moyenne tension, entièrement commandés, à base de silicium. Leur évolution en termes de calibres en courant et en tension reste cependant limitée à l’heure actuelle notamment à cause des limites physiques de ce matériau, malgré les nouvelles structures de composants considérées (SPT, Trench, etc.).
Les besoins actuels en termes de puissance ne cessent de croître et la limitation technologique des composants a légitimé le développement de topologies de conversion d’énergie reposant sur l’association en série de structures élémentaires. Elles sont de plus en plus répandues, car elles présentent l’avantage d’utiliser des semi-conducteurs commandés de calibre plus faible en tension avec des fréquences de commutation plus élevées.
Les structures de conversion d’énergie multiniveaux connaissent un essor dans le domaine des applications moyenne tension/forte puissance, car elles possèdent de meilleures performances que les topologies classiques et permettent l’utilisation de composants moyenne tension pour des niveaux de tension toujours plus élevés. Elles sont néanmoins composées d’un plus grand nombre de semi-conducteurs, apparaissant ainsi comme inappropriées aux applications basse tension/forte puissance.
Intérêt des convertisseurs statiques multiniveaux
Un convertisseur statique est dit « multiniveaux » lorsqu’il génère une tension découpée de sortie composée d’au moins trois niveaux. Ce type de convertisseur présente essentiellement deux avantages. D’une part les structures multiniveaux permettent de limiter les contraintes en tension subies par les interrupteurs de puissance : chaque composant, lorsqu’il est à l’état bloqué, supporte une fraction d’autant plus faible de la pleine tension de bus continu que le nombre de niveaux est élevé. D’autre part, la tension de sortie délivrée par les convertisseurs multiniveaux présente d’intéressantes qualités spectrales. Le fait de multiplier le nombre de niveaux intermédiaires permet de réduire l’amplitude de chaque front montant ou descendant de la tension de sortie. L’amplitude des raies harmoniques est par conséquent d’autant moins élevée. Dans le cas plus précis d’un fonctionnement en modulation de largeur d’impulsion, le recours à un convertisseur multiniveaux associé à une commande judicieuse des composants de puissance permet en outre de supprimer certaines familles de raies harmoniques.
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