Qu'est-ce que Onduleur ?

Appareil qui convertit une puissance continue en une puissance alternative de fréquence et d'amplitude quelconques. Des interrupteurs de puissance (IGBT ou MOSFET) montés en pont sont commutés en PWM pour créer une tension alternative. Il sert à la variation de vitesse des moteurs, à la traction des véhicules électriques, aux onduleurs photovoltaïques et aux alimentations sans interruption (ASI). Il n'a rien à voir avec l'inverseur (porte NON) des circuits logiques, qui inverse 0 et 1, appelé « inverter » en anglais comme l'onduleur.

Nom japonais: インバータ

« Onduleur » apparaît dans 25 questions d'entraînement réparties sur 5 thèmes, dont Semi-conducteurs de puissance, Circuits d'électronique de puissance, Semi-conducteurs automobiles et sécurité fonctionnelle.

Domaine: Circuits d'électronique de puissance

Structure du circuit

Un demi-pont monophasé utilise deux interrupteurs, un pont complet quatre et un onduleur triphasé six, chacun avec une diode en antiparallèle qui porte le courant inverse. Si les interrupteurs haut et bas conduisent en même temps, la source continue est court-circuitée ; on insère donc à chaque commutation un temps mort pendant lequel les deux sont bloqués. Les grilles des interrupteurs côté haut sont commandées par des circuits bootstrap ou par un pilote de grille isolé.

Commande de la sortie

La PWM sinusoïdale commute en comparant la sinusoïde souhaitée à une porteuse triangulaire ; l'indice de modulation fixe l'amplitude de la tension de sortie et la fréquence de la modulante la fréquence de sortie. En PWM sinusoïdale triphasée avec un indice de modulation de 1, la valeur efficace du fondamental de la tension composée vaut environ 0,61 fois la tension continue (environ 367 V à partir de 600 V). Les variateurs de moteurs asynchrones utilisent la commande V/f, qui maintient constant le rapport tension/fréquence, ou la commande vectorielle, qui commande séparément les composantes de flux et de couple du courant.

Onduleurs de tension et onduleurs de courant

Un onduleur qui maintient la tension continue constante avec un condensateur de lissage et forme des impulsions de tension avec ses interrupteurs est un onduleur de tension ; celui qui maintient le courant continu constant avec une grosse inductance est un onduleur de courant. Aujourd'hui, presque tous les variateurs de moteurs et les alimentations utilisent le type source de tension. À cause du condensateur côté continu, il faut être prudent quand le moteur fonctionne en génératrice, car l'énergie renvoyée fait monter la tension continue.

S'entraîner : questions sur Onduleur

Quel est le rôle principal d'un onduleur en électronique de puissance ?

  1. AConvertir le continu en alternatif
  2. BConvertir l'alternatif en continu
  3. CConvertir la lumière en électricité
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Réponse : A. Convertir le continu en alternatif

Un onduleur est un dispositif qui commute des semi-conducteurs de puissance à quelques kHz à quelques dizaines de kHz et fait varier la largeur des impulsions (MLI, PWM) pour produire, à partir du continu, un alternatif de fréquence et de tension quelconques. Il sert à la régulation de vitesse des moteurs de climatiseurs et de lave-linge, à la traction des VE, aux conditionneurs de puissance photovoltaïques et au ferroviaire ; faire tourner un moteur juste autant que nécessaire procure d'importantes économies d'énergie. La conversion de l'alternatif en continu est le rôle du convertisseur (redresseur).

Quel est le principal avantage des diodes Schottky SiC utilisées comme diodes de roue libre dans les onduleurs ?

  1. AElles sont nettement moins chères que les diodes au silicium
  2. BElles émettent de la lumière, ce qui indique leur état de fonctionnement
  3. CElles n'ont presque pas de courant de recouvrement inverse, ce qui réduit les pertes par commutation
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Réponse : C. Elles n'ont presque pas de courant de recouvrement inverse, ce qui réduit les pertes par commutation

Une diode à barrière Schottky fonctionnant avec les seuls porteurs majoritaires, elle n'a presque pas de courant de recouvrement inverse dû au stockage de porteurs minoritaires, contrairement à une diode à jonction PN. Alors qu'une jonction Schottky en Si atteint difficilement une tenue en tension élevée, le SiC permet des classes de 600 à 1700 V. Utilisée comme diode de roue libre dans les onduleurs et circuits PFC, elle réduit fortement non seulement ses propres pertes, mais aussi les pertes à la mise en conduction de l'interrupteur opposé.

Questions fréquentes

Que fait la « technologie inverter » des appareils électroménagers ?

Elle redresse l'alternatif du secteur en continu, puis le retransforme avec un onduleur en alternatif d'une autre fréquence et d'une autre tension, pour que le moteur du compresseur d'un climatiseur ou d'un lave-linge tourne exactement à la vitesse nécessaire. Par rapport à des marches et arrêts répétés, elle maintient notamment la température stable tout en consommant moins d'électricité.

Quelle différence avec l'inverseur des circuits logiques ?

L'inverseur des circuits logiques est la porte NON, un circuit à petits signaux qui inverse une entrée 0 ou 1. L'onduleur de la conversion d'énergie est un appareil qui transforme le continu en alternatif pour fournir de la puissance ; en anglais, les deux s'appellent « inverter », et c'est le contexte qui les distingue. En français, les deux termes sont différents.

« Onduleur » dans les explications

Questions mentionnant « Onduleur » (25)

  1. Quel est le rôle principal d'un onduleur en électronique de puissance ?
  2. Quel est le principal avantage des diodes Schottky SiC utilisées comme diodes de roue libre dans les onduleurs ?
  3. Quel est le principal avantage de l'utilisation de composants de puissance SiC dans l'onduleur d'un véhicule électrique ?
  4. Quel indicateur exprime la durée pendant laquelle un composant de puissance peut supporter sans destruction un court-circuit dans un onduleur, par exemple lorsque les interrupteurs haut et bas conduisent simultanément ?
  5. Quel est l'objectif du court intervalle (temps mort) pendant lequel les deux interrupteurs haut et bas d'un onduleur sont maintenus bloqués lors de la commutation ?
  6. Combien d'éléments de commutation utilise un onduleur triphasé classique commandant un moteur triphasé ?
  7. Lorsqu'un interrupteur d'un onduleur devient passant, quelles pertes augmentent du fait du recouvrement inverse de la diode du bras opposé ?
  8. Pour la PWM sinusoïdale d'un onduleur, quelle description de la façon dont les interrupteurs sont rendus passants et bloqués est correcte ?
  9. Pour des onduleurs qui produisent un alternatif monophasé à partir d'une tension continue E, quelle comparaison de la tension de sortie d'un demi-pont (deux interrupteurs) et d'un pont complet (quatre interrupteurs) est correcte ?
  10. Un bras d'onduleur alimenté sous 600 V continus est commandé en PWM sinusoïdale avec un indice de modulation de 0,8. Quelle est l'amplitude (valeur crête) du fondamental de la tension de sortie du bras par rapport au point milieu de la source continue ?
  11. Un onduleur triphasé alimenté sous 400 V continus est commandé en PWM sinusoïdale avec un indice de modulation de 1. Quelle valeur est la plus proche de la valeur efficace du fondamental de la tension composée de sortie ?
  12. Dans un onduleur en PWM sinusoïdale, quelle description de ce qui se passe quand on porte l'indice de modulation au-delà de 1 (surmodulation) est correcte ?
  13. Dans un onduleur PWM qui entraîne un moteur, quelle description de l'effet d'une augmentation de la fréquence de la porteuse est correcte ?
  14. Dans un onduleur PWM de type source de tension, quelle description de l'effet du temps mort sur la tension de sortie est correcte ?
  15. Lorsqu'on fait varier la vitesse d'un moteur asynchrone avec un onduleur, quelle est la raison principale pour laquelle on maintient à peu près constant le rapport tension/fréquence (V/f) ?

Comparatifs incluant ce terme

Termes associés

SiC (carbure de silicium) Semi-conducteur de puissance (composant de puissance) IGBT PWM (modulation de largeur d'impulsion) PWM sinusoïdale Résistance à l'état passant (RDS(on)) Temps mort GaN (nitrure de gallium) Moteur asynchrone (moteur à induction) Modulation de conductivité

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