L'électronique de puissance est la branche de l'ingénierie qui étudie la conversion, le contrôle et la mise en forme de l'énergie électrique à l'aide de composants électroniques agissant comme des interrupteurs (semi-conducteurs). L'objectif est de transférer l'énergie d'une source vers une charge avec le maximum d'efficacité et de fiabilité, tout en adaptant les tensions et les courants.
Dans le contexte de la production d’hydrogène vert, ce cours revêt une importance fondamentale. En effet, le procédé d’électrolyse de l’eau nécessite l’alimentation de l’électrolyseur par un courant continu (DC) à la fois fortement régulé et de puissance élevée, condition essentielle pour garantir l’efficacité et la stabilité du processus. L'électronique de puissance permet de prendre l'énergie renouvelable (solaire DC ou éolien AC), de la redresser et de la réguler précisément (via des redresseurs et des hacheurs) pour optimiser le rendement de la réaction chimique de l'électrolyseur.
Objectifs de la matière
- Connaitre le principe de fonctionnement et l’utilisation des composants de puissance.
- Couvrir un large éventail de sujets qui composent le domaine de l'électronique de puissance d'une
manière bien organisée et très informative.
- Donner des caractéristiques des dispositifs conçus des semi-conducteurs de puissance modernes, qui sont utilisés comme commutateurs pour effectuer les conversions de puissance de courant alternatif à courant continu, courant continu à courant continu, courant continu à courant alternatif et courant alternatif;
- Maitriser le fonctionnement des principaux convertisseurs statiques,
- Concevoir différents convertisseurs de puissance, à savoir des convertisseurs CA-CC, CC-CC et CA-CA pour les systèmes d'énergie renouvelable.
- Capacité d'analyser et de comprendre les différents modes de fonctionnement des différentes configurations de convertisseurs de puissance.
Contenu
Partie I :
1. Fondements de l’électronique de puissance
2. Les interrupteurs semi-conducteurs en électronique de puissance
3. La conversion AC/DC : Redresseurs (non contrôlés et contrôlés à thyristors)
4. La conversion DC/DC : Hacheurs (série, parallèle et réversibles 2 et 4 quadrants)
5. La conversion DC/AC : Onduleurs autonomes (de tension et de courant)
6. La conversion AC/AC : gradateurs et cyclo convertisseurs
7. Méthodes de modélisation et simulation des semi-conducteurs de puissance.
8. Mécanismes de commutation dans les convertisseurs statiques
Partie II :
1. Méthodologie de synthèse des convertisseurs statiques
2. Nouvelles structures de convertisseurs statiques (onduleurs multi niveaux, convertisseurs
modulaires et convertisseurs matriciels)
3. Topologies et applications de convertisseurs / onduleurs à plusieurs niveaux
4. Contrôle du transit de puissance dans les réseaux électriques par les systèmes FACTS (étudié dans l’intégration au réseau)
TPs
TP1 : Composant en commutation (IGBT, MOS).
TP2 : Redresseur non commandé monophasé et triphasé.
TP3 : Redresseur commandé monophasé et triphasé.
TP4 : Hacheurs.
TP5 : Onduleurs monophasés.
TP6 : Nouvelles structures de convertisseurs.
TP7 : Compensateurs statiques de puissance réactive.
Bibliographie
[1]. Haitham Abu-Rub, Mariusz Malinowski, and Kamal Al-Haddad, Power electronics for renewable energy systems, transportation and industrial applications, IEEE Press, Wiley, 2014.
[2]. A. Cunière, G. Feld, M. Lavabre, Electronique de puissance, de la cellule de commutation aux applications industrielles. Cours et exercices, éditions Casteilla, 544 p. ,2012.
[3]. Bogdan M. Wilamowski and J. David Irwin, The industrial electronics handbook, power electronics and motor drives, second edition, Taylor &Francis Group CRC Press, 2011.