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Nouveaux mécanismes de commutation exploitant les protections intégrées des semi-conducteurs de puissance. Application à la conception de convertisseurs statiques à commutation automatique

Roux, Nicolas (2004) Nouveaux mécanismes de commutation exploitant les protections intégrées des semi-conducteurs de puissance. Application à la conception de convertisseurs statiques à commutation automatique. (New switching processes using the integrated protections of power semi-conductors : application to the development of static converters with self-switching process.)

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Prix Léopold Escande 2004 (more)

Abstract

Cette thèse présente un nouveau mécanisme de commutation qui a pour but d’intégrer la protection du semi-conducteur dans le principe même de commutation, afin de générer de nouveaux convertisseurs statiques. Il consiste en une transition auto-commandée qui se déroule à un niveau de courant ou de tension non nul. Elle peut être associée avec les commutations commandée ou spontanée permettant de passer de deux à cinq types de changement d’état d’une cellule de commutation. De nouvelles règles élémentaires de fonctionnement d’une cellule de commutation émergent alors. Vu le grand nombre d’interrupteurs possibles, une mé thodologie de synthèse de cellules admettant une réversibilité de source, dont les interrupteurs sont identiques, est présentée permettant de faire apparaître différentes solutions, dont deux semblent particulièrement intéressantes : les cellules onduleur et redresseur à disjonction, utilisant toutes deux le thyristor-dual disjoncteur. Ce dernier sert de support d’étude du principe de blocage automatique. Puis, le manuscrit se concentre sur l’étude de convertisseurs, associations de cellules élémentaires, faisant apparaître notamment le transformateur à courant continu et le redresseur triphasé réversible. Ce dernier fait l’objet d’un prototype industriel. Enfin, à partir du cahier des charges d’une chaîne éolienne, notre montage a été mis en concurrence avec ce qui se fait à l’heure actuelle en matière de raccordement au réseau, faisant apparaître un gain au niveau des pertes ainsi qu’un rendement énergétique supérieur. ABSTRACT : This thesis deals with a new switching process which integrates the semiconductor protection directly in the switching principle, in order to generate new static converters. It consists of a self-controlled transition which proceeds on a non-zero current or voltage level. It can be associated with controlled or naturally switching processes making it possible to go from two to five change of state types of a switching cell. So, new elementary operation rules of a switching cell emerge. Considering the great number of possible switches, a synthesis methodology of cells with a source reversibility, whose switches are identical, is presented making it possible to reveal various solutions, of which two seem particularly interesting : the self-breaking inverter and rectifier cells, both using the self-breaking thyristor-dual. This last is used as study support of the self-breaking principle. Then, the manuscript concentrates on the study of converters, associations of elementary cells, revealing in particular the DC-current transformer and the reversible threephase self-breaking rectifier. This last had been developed as an industrial prototype. Lastly, starting from the concept of a wind chain, our assembly has been compared with what is presently done as network converters, revealing lesser losses as well as a higher energetic efficiency.

Department:Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique Industrielle - LEEI (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Foch, Henri and Richardeau, Frédéric
Uncontrolled Keywords:Disjoncteur – Thyristor-dual - Commutation automatique - Intégration de puissance - Redresseur réversible - Commutation commandée - Commutation spontanée. KEYWORDS : Breaker – Thyristor-dual - Self-switching - Power integration - Reversible rectifier - Controlled switching - Naturally transition
Subjects:Electrical engineering
Deposited On:26 October 2005

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