Onduleur

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Pour le système d'alimentation électrique de secours, voir Alimentation sans interruption (dont l'onduleur décrit ci-dessous est en fait un composant).


Un onduleur est un dispositif d'électronique de puissance permettant de délivrer des tensions et des courants alternatifs à partir d'une source d'énergie électrique délivrant un courant continu. C'est la fonction inverse d'un redresseur. L'onduleur est un convertisseur statique de type continu/alternatif[1],[2],[3].

Un onduleur pour une centrale solaire photovoltaïque.
Maison équipée d'un onduleur hybride.

Principe[modifier | modifier le code]

Schéma de principe d'un onduleur de tension monophasé appliqué sur une charge inductive (AB)

Les onduleurs sont basés sur une structure en pont en H, constituée le plus souvent d'interrupteurs électroniques tels que les IGBT, transistors de puissance ou thyristors. Par un jeu de commutations commandées de manière appropriée (généralement une modulation de largeur d'impulsion), on module la source afin d'obtenir un signal alternatif de fréquence désirée[4].

Il existe deux types d'onduleurs : les onduleurs de tension et les onduleurs de courant. On distingue aussi les onduleurs autonomes et les onduleurs non autonomes[5].

Onduleurs autonomes[modifier | modifier le code]

Un onduleur autonome délivre une tension avec une fréquence soit fixe, soit ajustable par l'utilisateur[5]. Il n'a pas toujours besoin de réseau électrique pour fonctionner ; par exemple un convertisseur de voyage que l'on branche sur la prise allume-cigare d'une voiture utilise le 12 V continu du véhicule pour générer du 120 ou 230 V, alternatif en 50 ou 60 Hz ;

Les onduleurs sont notamment employés pour la réception de la TV en mode nomade (récepteur satellite dans un camping-car par exemple}) dépourvu d'entrée alimentation électrique basse tension (~12 V).

Onduleurs non autonomes[modifier | modifier le code]

Un onduleur non autonome est un montage redresseur tout thyristors (pont de Graetz) qui, en commutation naturelle assistée par le réseau, auquel il est raccordé, permet un fonctionnement en onduleur (par exemple par récupération de l'énergie lors des périodes de freinage dans les motrices électriques). À la base du développement des entraînements statiques à vitesse variable pour moteurs à courant continu et alternatif, cycloconvertisseurs, onduleurs de courant pour machines synchrones et asynchrones, jusqu'à des puissances de plusieurs MW, ce type de montage est progressivement supplanté, au profit de convertisseurs à IGBT ou GTO.

Onduleurs hybrides ou intelligents[modifier | modifier le code]

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Boitier onduleur hybride IMEON Energy

Les onduleurs hybrides ou intelligents sont une nouvelle génération dédiée aux applications d'énergie renouvelable pour l'autoconsommation et en particulier pour les panneaux solaires photovoltaïques (onduleur solaire). L'énergie des panneaux solaires photovoltaïques est active seulement pendant la journée et principalement à l'heure de midi[6] : elle est donc fluctuante et non synchronisée avec la consommation des habitations. De ce fait, il est nécessaire de stocker l'excédent de production avant utilisation[7],[8]. Une autre possibilité existe en France métropolitaine en vendant l’intégralité de sa production à EDF à un tarif preferentiel[9], ce qui évite les contraintes du stockage de l’excédent de production.

Applications[modifier | modifier le code]

Un onduleur de Toyota Prius
Maison équipé d'un onduleur hybride

L'onduleur est l'un des montages les plus répandus de l'électronique de puissance ; il a de multiples applications :

  • les alimentations de secours, BAES ;
  • les alimentations sans interruption[10] ;
  • le raccord des panneaux solaires au réseau électrique[11],[12] ;
  • les nombreux dispositifs nécessitant de fonctionner à une fréquence spécifique[13]:
    • les générateurs d'ultrasons ou d'électricité utilisés dans le domaine médical,
    • l'alimentation des lampes dites à cathode froide pour le rétro-éclairage des afficheurs à cristaux liquides[14],
  • les variateurs de vitesse des machines alternatives : la tension du réseau est redressée puis un onduleur fabrique une tension dont la fréquence et la forme sont réglables[1] ;
  • les convertisseurs de tension continue/continue à découpage : la tension continue est d'abord ondulée en haute fréquence (quelques dizaines ou centaines de kHz) puis appliquée à un transformateur en ferrite et enfin redressée ;
  • dans le domaine de la soudure à l'arc[15] les onduleurs sont souvent appelés inverters, suivant la terminologie anglo-saxonne. Les onduleurs dans les postes à l'arc vont générer un courant alternatif monophasé à moyenne fréquence (entre 5 kHz et 20 kHz), ce qui permet d'utiliser des transformateurs élévateurs de courant nettement plus petits et légers que ceux employés traditionnellement à la fréquence du réseau, soit 50 Hz ou 60 Hz. Ces machines se caractérisent par un rapport poids / puissance faible, un déphasage (cosinus phi) très faible et une bonne adéquation en milieu hostile (conditions de chantier, alimentation fluctuante par groupe électrogène, basses ou hautes températures, etc.) ;
  • dans le domaine de la réception hertzienne nomade TV grand public, les onduleurs (12 V > 230 V) permettent de brancher un téléviseur sur la prise allume-cigare.

Alimentation sans interruption[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Alimentation sans interruption.

L'onduleur est également un composant des alimentations sans interruption (ASI). Dans le langage courant, le terme « onduleur » est d'ailleurs fréquemment employé pour désigner une telle alimentation, par exemple comme alimentation de sécurité des ordinateurs[16].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a et b [PDF]Cours électronique de puissance, Conversion continu-alternatif, Onduleurs, DUT, Université Joseph Fourrier
  2. [PDF] Chapitre 3: Les Onduleurs, polycopié DUT Génie électrique et informatique industrielle
  3. [PDF] Jean Noël Fiorina, Onduleurs et harmoniques (cas des charges non linéaires), Cahier Technique Merlin Gerin no 159, 1992
  4. [PDF] Pierre Lefranc, Étude, conception et réalisation de circuits de commande d'IGBT de forte puissance, Thèse de doctorat, INSA de Lyon, 2005
  5. a et b [PDF] S. Deramond, Onduleurs, alimentations DC/AC, Lycée des métiers de l'industrie Jen Dupuy, 2010
  6. midi solaire soit 14h00 en France métropolitaine l'été
  7. Imeon Energy: Les Onduleurs hybride
  8. Chapitre 1: Les Onduleurs
  9. L'obligation d'achat photovoltaïque, sur le site edf-oasolaire.fr consulté le 8 aout 2013
  10. [PDF] Cahier technique, Systèmes de coupure et de protection, Socomec, 2011, pp. 116
  11. [PDF] Violaine Didier, Les Onduleurs pour Systèmes Photovoltaïques, Fonctionnement, État de l’Art et Étude des Performances, HESPUL, 2007
  12. [PDF] M. Adouane, M. Haddadi, A. Malek et M. Hadjiat, Étude et conception d’un onduleur monophasé autonome géré par microcontrôleur PIC 16F876A, Revue des Énergies Renouvelables Vol. 12 no 4 (2009) 543 – 550
  13. [PDF] M. Correvon, Convertisseur de fréquence à circuit intermédiaire à tension continue (Convertisseur U), Haute École d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud
  14. [PDF]+(en) Jim Williams, "A fourth generation of LCD backlight technology: Component and measurement improvements refine performance", Linear Technology Application Note 65, November 1995.
  15. [PDF] Poste de soudage à l'arc 161 STL, 201 TS, Manuel de fonctionnement, Thermal Arc, 2012
  16. Qu'est-ce qu'un onduleur? Comment choisir? Sur le site ecus.fr

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]